Des chercheurs de l'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) de l'Université de Kyoto et de l'Université de Tokyo ont développé un matériau cristallin sensible à la lumière qui surmonte les défis rencontrés dans les études précédentes.

Les molécules photochromiques changent d'état électronique ou de structure chimique, lorsqu'il est exposé à la lumière. Ils peuvent jouer un rôle clé dans le développement de matériaux « photosensibles » qui pourraient être utilisés dans des systèmes d'administration pour la libération contrôlée de médicaments, ou pour développer des échafaudages dynamiques pour l'ingénierie tissulaire, entre autres applications. Mais si loin, leur utilisation avec des matériaux solides s'est avérée difficile car les matériaux étaient trop rigides pour permettre des changements reproductibles et réversibles.

Susumu Kitagawa de iCeMS, Hiroshi Sato de l'Université de Tokyo, et leurs collègues, préparé un cristal poreux flexible composé d'un dérivé de dithiényléthylène photosensible, ions zinc (Zn2+), et 1, 4-benenzènedicarboxylate.

Le «polymère de coordination poreux» consistait en des feuilles bidimensionnelles reliées par des piliers de molécules photosensibles, qui a créé un tridimensionnel, cadre enchevêtré. Les chercheurs comparent les composants entrelacés à des puzzles en fil de métal et en cordes torsadés.

En raison de la nature flexible du cadre enchevêtré, les canaux changeaient de forme lorsqu'ils étaient exposés à la lumière. La distance entre les deux couches a diminué lors de l'irradiation ultraviolette puis s'est élargie lorsqu'elle est éclairée par la lumière visible.

Les chercheurs ont testé la capacité du matériau à absorber le dioxyde de carbone (CO2). Lorsque le matériau n'a pas été irradié, il a adsorbé jusqu'à 136 millilitres (ml) de CO2. Lorsqu'il est exposé à la lumière ultraviolette, les pores se sont rétrécis, diminution de l'adsorption de CO2 à 108 ml. Lorsqu'il est ensuite exposé à la lumière visible, L'absorption de CO2 est remontée à 129 ml. Elle a ensuite diminué à 96 ml lors d'une réexposition à la lumière ultraviolette.

La structure enchevêtrée du polymère permet ces changements d'absorption de CO2 réversibles et reproductibles ; il permet aux molécules photosensibles de se transformer tout en leur permettant de libérer leur contrainte dans le matériau flexible.

Des tests préliminaires ont indiqué que le cristal poreux pouvait également adsorber d'autres gaz, comme l'azote, à différentes températures, mais une enquête plus approfondie est nécessaire.

"Notre stratégie permettra d'accéder à une nouvelle dimension des composés poreux en tant que plateformes pour diverses conversions photochimiques et la photomodulation des propriétés poreuses, " concluent les chercheurs dans leur étude, publié dans la revue Communication Nature .

L'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) de l'Université de Kyoto au Japon vise à faire progresser l'intégration des sciences cellulaires et des matériaux, deux domaines traditionnellement forts à l'université, dans un environnement de recherche mondial unique et innovant. iCeMS combine les biosciences, chimie, la science et la physique des matériaux pour créer des matériaux pour le contrôle cellulaire mésoscopique et des matériaux inspirés des cellules. De tels développements sont prometteurs pour des avancées significatives en médecine, études pharmaceutiques, l'environnement et l'industrie.