Une « éponge » pour adsorber et désorber les molécules de gaz


Couleur cristal

Crédit photo : Pixabay / domaine public CC0

Un groupe de chercheurs dirigé par des scientifiques du RIKEN Center for Emergent Matter Science et de l’Université de Tokyo a créé un matériau inhabituel – un cristal mou composé de connues sous le nom de caténanes – qui se comporte de manière innovante et peut être utilisé dans des applications telles que : comme des films qui piègent les molécules de dioxyde de carbone. L’étude a été publiée dans la nature.

Un caténane est un type de molécule dans lequel deux anneaux ou plus peuvent s’imbriquer, comme les anneaux que les magiciens utilisent dans leurs tours, et glisser ensemble, créant des changements de conformation qui peuvent conférer aux matériaux des propriétés intéressantes. Ces types de molécules se produisent dans la nature, où elles fonctionnent souvent comme des machines moléculaires. Jusqu’à présent, des chaînes de caténanes – appelées polycaténanes – ont été créées, mais les scientifiques n’ont jamais exploré les cristaux tridimensionnels à partir de ces molécules.

Le groupe s’est lancé dans cette recherche et a créé un nouveau matériau en faisant croître des cristaux de caténanes et d’ions cobalt dans un solvant. En contrôlant soigneusement l’arrangement des molécules de caténane en formant des liaisons de coordination avec les ions cobalt, ils pensaient pouvoir créer un réseau tridimensionnel composé presque entièrement de caténanes travaillant ensemble créer de nouvelles fonctions.

Les chercheurs ont ensuite examiné la structure du cristal mou à l’aide de la diffraction des rayons X sur un seul cristal.

Alors que les chercheurs étudiaient essentiellement les propriétés que ces matériaux pourraient avoir, ils ont été surpris par les résultats de l’analyse. Initialement, conformément à leurs attentes, ils ont découvert que les caténanes représentaient plus de 90 pour cent du poids du cristal. Fait intéressant, ils ont découvert qu’il était poreux, avec des trous que les solvants ou les molécules gazeuses pouvaient , et que la forme des pores changeait à mesure que les molécules invitées entraient ou sortaient de la structure.

De plus, en étudiant les propriétés mécaniques à l’aide d’ technique de nano-indentation, ils ont constaté que le matériau se déformait légèrement lors du pressage mécanique – et que son module de Young, un indice de la facilité avec laquelle il se déforme, par rapport à celui du polypropylène est comparable. un plastique qui est utilisé dans les matériaux d’emballage et d’autres utilisations – et qui, de manière surprenante, a repris sa forme d’origine sans dommage lorsque la force a été supprimée. De plus, lorsqu’ils ont essayé de le comprimer, ils ont constaté qu’il se comprimait le plus dans une certaine direction.

Hiroshi Sato, qui a dirigé la recherche, a déclaré : « Nous pensons que ces résultats pourraient conduire au développement de matériaux poreux innovants capables d’adsorber et de désorber les molécules de telles que le dioxyde de carbone simplement en les pressant et en les libérant avec nos doigts.


Faire des caténanes et un nœud de trèfle moléculaire à partir d’anneaux de benzène para-liés


Plus d’information:
Hiroshi Sato, Un cristal organométallique élastique avec une épine dorsale étroitement enchaînée, la nature (2021). DOI : 10.1038 / s41586-021-03880-x. www.nature.com/articles/s41586-021-03880-x

Citation: Une « » pour adsorber et désorber les molécules de gaz (2021, 13 octobre), consulté le 13 octobre 2021 sur https://phys.org/news/2021-10-sponge-adsorbing-desorbing-gas-molecules.html

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