Synthèse à l'état solide

Il est particulièrement important de caractériser la vitesse de réaction dans la synthèse en phase solide. Les réactions en phase solide doivent être menées à terme, car les techniques de purification des solides formés sont très limitées. La vitesse de la réaction en phase solide dépend des conditions réactionnelles, notamment des propriétés structurelles, de la forme et de la surface des réactifs, de la vitesse de diffusion et des propriétés thermodynamiques associées à la nucléation et à la réaction. Les propriétés chimiques et physiques des matériaux finaux sont déterminées par les précurseurs chimiques et les techniques de préparation.

Les techniques modernes de préparation en phase solide ne se limitent pas à des variantes de la méthode céramique. Dans la métathèse en phase solide, les réactions des composés métalliques sont déclenchées par une source d’énergie (par exemple, une flamme ou un broyeur à billes) et se propagent grâce à la chaleur libérée lors de la formation des produits et des sous-produits. Les méthodes sol-gel utilisent une solution concentrée ou colloïdale (le « sol »), qui est successivement chauffée, séchée et vieillie pour former des gels, des revêtements et des nanomatériaux. Les méthodes solvothermiques consistent à chauffer des solutions dans un récipient fermé et sous pression à des températures supérieures au point d’ébullition standard du solvant organique choisi ; si le solvant est de l’eau, on parle alors de méthode hydrothermique. De nombreuses méthodes de synthèse aboutissant à la formation d’un matériau solide, telles que les dépôts en phase vapeur, l’intercalation, la croissance monocristalline et les synthèses de nanomatériaux, peuvent être classées dans la catégorie de la synthèse à l’état solide.