Voir la traduction automatique
Ceci est une traduction automatique. Pour voir le texte original en anglais cliquez ici
#Tendances produits
{{{sourceTextContent.title}}}
Construire la prochaine génération de matériaux intelligents avec la puissance du son
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Les chercheurs ont utilisé les ondes sonores pour manipuler avec précision les atomes et les molécules, accélérant ainsi la production durable de matériaux intelligents révolutionnaires.
{{{sourceTextContent.description}}}
Les cadres métal-organique, ou MOF, sont des nanomatériaux extrêmement polyvalents et poreux qui peuvent être utilisés pour stocker, séparer, libérer ou protéger presque tout.
Prédits pour être le matériau déterminant du 21ème siècle, les MOF sont idéaux pour détecter et piéger des substances à des concentrations infimes, pour purifier l'eau ou l'air, et peuvent également contenir de grandes quantités d'énergie, pour fabriquer de meilleures batteries et des dispositifs de stockage d'énergie.
Les scientifiques ont conçu plus de 88 000 MOF personnalisés avec précision - avec des applications allant de l'agriculture aux produits pharmaceutiques - mais le processus traditionnel de création de ces MOF n'est pas durable sur le plan environnemental et peut prendre plusieurs heures, voire des jours.
Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université RMIT de Melbourne, en Australie, ont démontré une technique propre et écologique qui permet de produire un MOF personnalisé en quelques minutes.
Le Dr Heba Ahmed, auteur principal de l'étude publiée dans Nature Communications, a déclaré que cette méthode efficace et évolutive exploite la puissance de précision des ondes sonores à haute fréquence.
"Les MOF ont un potentiel illimité, mais nous avons besoin de techniques de synthèse plus propres et plus rapides pour tirer pleinement parti de tous leurs avantages possibles ", a déclaré Ahmed, chercheur postdoctoral au laboratoire de recherche en micro et nanophysique du RMIT.
"Notre approche axée sur l'acoustique permet d'éviter les inconvénients environnementaux des méthodes traditionnelles et de produire des MOF prêtes à l'emploi rapidement et de manière durable.
"Non seulement cette technique élimine l'une des étapes les plus longues de la fabrication des MOF, mais elle ne laisse aucune trace et peut être facilement mise à l'échelle pour une production de masse efficace
Dispositif sonore : comment faire un MOF
Les armatures métal-organique sont des poudres cristallines remplies de minuscules trous de taille moléculaire.
Ils ont une structure unique - des métaux reliés les uns aux autres par des liaisons organiques - et sont si poreux que si vous prenez un gramme d'un MOF et étalez sa surface interne, vous couvrez une surface plus grande qu'un terrain de football.
Certains ont prédit que les MOF pourraient être aussi importants pour le 21e siècle que les plastiques l'étaient pour le 20e.
Au cours du processus de production standard, les solvants et autres contaminants sont piégés dans les trous du MOF.
Pour les éliminer, les scientifiques utilisent une combinaison de vide et de températures élevées ou de solvants chimiques nocifs dans un processus appelé "activation".
Dans leur nouvelle technique, les chercheurs du RMIT ont utilisé une micropuce pour produire des ondes sonores à haute fréquence.
Le Dr Amgad Rezk, co-auteur et expert en acoustique, a déclaré que ces ondes sonores, qui ne sont pas audibles par l'homme, peuvent être utilisées pour la micro et la nanofabrication de précision.
"À l'échelle nanométrique, les ondes sonores sont des outils puissants pour ordonner et manœuvrer méticuleusement les atomes et les molécules ", a dit M. Rezk.
Les "ingrédients" d'un MOF - un précurseur métallique et une molécule organique de liaison - ont été exposés aux ondes sonores produites par la micropuce.
En utilisant les ondes sonores pour arranger et relier ces éléments entre eux, les chercheurs ont pu créer un réseau très ordonné et poreux, tout en "activant" simultanément le MOF en poussant les solvants hors des trous.
L'investigateur principal, le professeur Leslie Yeo, a déclaré que la nouvelle méthode produit des MOFs avec des trous vides et une grande surface spécifique, éliminant ainsi le besoin d'une "activation" post-synthèse.
"Les techniques existantes prennent généralement beaucoup de temps entre la synthèse et l'activation, mais notre approche ne produit pas seulement des MOF en quelques minutes, elles sont déjà activées et prêtes à être appliquées directement ", explique Yeo, professeur de génie chimique et directeur du laboratoire de recherche en micro et nanophysique au RMIT.
Les chercheurs ont testé avec succès l'approche sur des MOF à base de cuivre et de fer, la technique pouvant être étendue à d'autres MOF et étendue pour une production verte efficace de ces matériaux intelligents.