Les nouveaux nanocristaux donnent une petite touche aux matériaux utiles


Les nouveaux nanocristaux donnent une petite touche aux matériaux utiles

Crédit : Université de l’Oregon

Un nouveau type de minuscule particule est une grosse affaire dans le laboratoire du chimiste RO Carl Brozek.

Lui et son équipe ont converti un matériau poreux polyvalent appelé structure organométallique (MOF) en – une forme plus facile à utiliser en dehors du laboratoire. nanoparticules comme celles-ci ont un large éventail d’utilisations, des revêtements de surface qui peuvent stocker des charges électriques aux filtres qui éliminent les polluants de l’air ou de l’eau.

Les nanocristaux sont les MOF les plus petits et les plus stables fabriqués à ce jour, a déclaré Brozek. Et ils ont un certain nombre de propriétés intéressantes – en particulier, ils peuvent conduire l’électricité et se comporter différemment selon la taille exacte de la particule.

« C’est vraiment comme si nous avions découvert quelque chose de nouveau », a déclaré Brozek. Lui et son équipe, dirigée par l’étudiant diplômé Checkers Marshall, ont rendu compte de leurs progrès le 24 novembre dans une prépublication publiée sur le site Web de recherche ChemRxiv.

Les MOF sont des matériaux spongieux composés d’ions métalliques comme le fer ou le zinc attachés à de petites molécules à base de carbone. Comme un bloc troué de fromage suisse, les MOF ont des poches et des crevasses qui leur une surface extrêmement grande. Cela les rend utiles pour les applications qui impliquent de piéger certaines molécules comme le dioxyde de carbone de l’atmosphère ou le plomb dans l’eau potable, car il y a beaucoup de place pour que ces molécules cibles adhèrent. Et les rendre nanométriques serait particulièrement pratique pour la mise à l’échelle et l’ industrielle, car les minuscules particules pourraient être suspendues dans une solution puis utilisées comme de la peinture pour enduire une surface uniformément.

Mais faire des MOF sous forme de nanoparticules est un défi constant, a déclaré Brozek.

Son laboratoire a donc trouvé une solution de contournement. « Si le MOF essaie de se développer, nous le retirerons », a-t-il déclaré.

Les MOF sont créés par une série de réactions chimiques dans lesquelles des ions métalliques sont connectés à des molécules de liaison. L’équipe de Brozek a ajouté un troisième ingrédient : des molécules qui imitent les lieurs mais ne peuvent s’attacher à quelque chose qu’à une extrémité. Comme le bord d’un puzzle, ils agissent comme des impasses pour le MOF en pleine croissance et veillent à ce qu’il reste petit.

« L’une des choses vraiment excitantes à propos de notre papier est que non seulement nous avons fabriqué ce MOF particulier sous forme de nanocristal, mais c’est également l’un des plus petits MOF jamais créés », a déclaré Brozek.

Ces nanoparticules de triazolate de fer sont adaptables : elles se comportent différemment à différentes tailles et même à différentes températures. Cela ouvre un certain nombre de possibilités, a déclaré Brozek – les scientifiques pourraient « régler » les matériaux sur un certain comportement en ajustant la taille des nanoparticules ou la température de l’environnement. Et ils pourraient utiliser une approche similaire pour concevoir d’autres nanocristaux MOF avec différentes combinaisons d’ions métalliques et de molécules de liaison.

« Le travail est assez basique en ce moment », a déclaré Marshall. « Je pense que le plus important est que nous soyons capables de synthétiser ces nanoparticules et qu’elles présentent des propriétés dépendantes de la taille qui n’avaient jamais été observées auparavant. Ces deux développements permettront d’adapter l’application des MOF dans les dispositifs existants et leur dépendance de taille dans les technologies futures. »

Brozek et son équipe étudient déjà des applications potentielles, à la fois pour les nanoparticules de triazolate de fer et d’autres variations.

« Maintenant que nous pouvons faire un film à partir de ces matériaux, il existe une réelle possibilité de fabriquer des membranes utiles dans le monde réel », a déclaré Brozek. Par exemple, les nanoparticules MOF qui recouvrent une surface pourraient s’accrocher aux molécules de dioxyde de carbone qui seraient autrement libérées dans l’atmosphère. Ou les particules pourraient être conçues pour adhérer aux contaminants dans l’eau.

« C’est juste un MOF », a déclaré Brozek. « Il faudra de nombreux laboratoires pour explorer ce tout nouveau domaine scientifique. »


Des chimistes synthétisent de minuscules nanoparticules pour détecter des ions de métaux lourds dans l’eau


Plus d’information:
Checkers Marshall et al., Propriétés dépendantes de la taille des nanocristaux MOF conducteurs traitables en solution (2021). DOI : 10.26434 / chemrxiv-2021-cxxlq

Fourni par l’Université de l’Oregon

Devis: Les nouveaux nanocristaux donnent une aux matériaux utiles (2022, 12 janvier), consulté le 12 janvier 2022 à partir de https://phys.org/news/2022-01-nanocristals-tiny-materials.html

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