Des chercheurs développent un outil pour neutraliser les armes chimiques avec des éléments de terres rares


Des chercheurs de Concordia développent un outil pour neutraliser les armes chimiques avec des éléments de terres rares

Charpente organométallique Tb-CU-10. Crédit photo : Victor Quezada-Novoa

chercheurs de Concordia étudient les utilisations potentielles d’un type de composé appelé charpentes organométalliques (MOF). Ils ont développé une nouvelle structure microscopique qui peut rapidement affaiblir les armes lorsqu’elles sont exposées à la ultraviolette.

Les MOF sont réseaux hybrides créés artificiellement constitués de clusters métalliques qui sont connectés les uns aux autres par des lieurs organiques, appelés ligands. Ils sont généralement ouverts et poreux, parfois décrits comme spongieux. Selon le type de matériaux utilisés, ils sont extrêmement polyvalents et peuvent être utilisés dans une grande variété d’applications, du traitement de l’eau à l’administration de médicaments.

L’un de ces MOF fait l’objet d’un nouvel article de Ph.D. Victor Quezada-Novoa et Ashlee Howarth, professeur adjoint de chimie et biochimie et chaire de recherche de l’Université Concordia sur les structures métallo-organiques à la Faculté de philosophie. Dans ce document, ils rendent compte de la conception et de la synthèse d’un nouveau MOF fabriqué à partir des métaux des terres rares yttrium et terbium, liés avec un lieur organique. Ils ont nommé la structure RE-CU-10 (RE = terres rares, CU = Université Concordia).

Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Chimie des matériaux. Hatem Titi de l’Université McGill et Amy Sarjeant de Bristol Myers Squibb ont co-écrit l’article.

Espèces d’oxygène à action rapide

L’auteur principal Quezada-Novoa dit que le lieur, un ligand tétratopique rectangulaire à base de pyrène, possède un noyau spécial qui interagit avec la lumière ultraviolette pour créer une espèce d’oxygène exceptionnellement réactive, bien que de courte durée, qui provoque un changement dans l’agent de guerre chimique moutarde au soufre. . Il est mieux connu sous le nom de gaz moutarde infâme de la Première Guerre mondiale et est toujours stocké et utilisé aujourd’hui.






Nouveau cadre métal-organique avec Victor Quezada-Novoa et Ashlee Howarth

Quezada-Novoa a travaillé au Howarth Lab à Concordia et a suspendu son MOF dans un petit flacon en verre avec un millilitre de méthanol. Après avoir ajouté 23 microlitres du simulant soufre-moutarde et exposé le flacon à un photoréacteur UV-LED, les chercheurs ont découvert que le MOF oxydait efficacement le simulant de l’agent de guerre chimique et le détoxifiait ainsi. Le processus a pris environ 15 minutes et a atteint une conversion de 50 pour cent en un produit moins toxique en seulement trois minutes et demie.

« Nous avons montré que le matériau que nous avons synthétisé fonctionne très rapidement et est en fait l’un des matériaux catalytiques les plus rapides décrits avec cette configuration de réaction », explique Quezada-Novoa.

« Il a le potentiel d’être étendu et nous espérons un jour tester ce MOF dans un laboratoire militaire. C’est notre objectif car des milliers de litres de moutarde au soufre sont toujours stockés dans le . »

Howarth souligne que les travaux de Quezada-Novoa diffèrent des autres recherches sur les MOF car ils reposent sur des métaux des terres rares, des éléments trouvés dans le monde entier, y compris dans le nord du Canada, qui ont d’importantes utilisations industrielles, des smartphones aux systèmes de guidage de missiles.

« Les chercheurs ont déjà examiné l’utilisation de MOF pour neutraliser les armes chimiques, mais ils n’ont jamais utilisé de MOF de terres rares avec des nœuds de cluster multinucléaires », explique Howarth. « Victor a développé un tout nouveau matériau avec des propriétés spécifiques qui sont différentes de tous les MOF utilisés à ce jour. »

Adaptable à de nombreux besoins

Les charpentes organométalliques et leurs diverses applications sont le sujet de recherche général du Howarth Lab.

« Chaque élève du groupe a un objectif final différent », dit-elle. « Et alors qu’ils explorent différentes directions dans leurs recherches, ils travaillent tous sur ces structures moléculaires que nous pouvons adapter et façonner pour presque tous les types de chimie que nous voulons, en fonction de l’application finale. »


Une réalisation rare : le matériau protège des menaces biologiques et chimiques


Plus d’information:
Victor Quezada-Novoa et al., Building a shp: A Rare-Earth Metal-Organic Framework and its application in a Catalytic Photooxidation Reaction, Chimie des matériaux (2021). DOI : 10.1021 / acs.chemmater.1c00917

Fourni par l’Université Concordia

Citation: Des chercheurs développent un outil pour neutraliser les armes chimiques avec des éléments des terres rares (2021, 3 novembre), consulté le 3 novembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-11-tool-neutralize-chemical-weapons-rare – terre .html

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