Les charpentes métallo-organiques sont des matériaux poreux qui peuvent absorber des quantités incroyables de substances, et les chercheurs espèrent les utiliser pour éponger les polluants ou dans le cadre de piles à combustible qui stockent l'hydrogène gazeux.

Maintenant, Des chimistes de l'Université du Michigan ont mis au point une méthode plus simple et plus efficace pour fabriquer des structures métallo-organiques à grande échelle qui rend les MOF aussi poreux que possible. En réalité, un seul gramme de MOF produit par les chimistes peut absorber la valeur d'un terrain de football en matière de matériel, si le matériau était posé en une seule couche à travers le champ.

Les MOF sont des matériaux poreux constitués de groupes métalliques liés entre eux par des molécules organiques - imaginez les connecteurs et les tiges de Tinkertoys. Cette construction crée des structures à très hautes surfaces.

Par exemple, Les MOF pourraient être utilisés pour nettoyer les produits pharmaceutiques de l'eau en attirant les molécules des produits pharmaceutiques et en les faisant s'accrocher aux structures intérieures du MOF, dans un processus appelé "adsorption". Plus la surface d'un MOF est élevée, plus il peut adsorber de matière.

Mais ces propriétés ne viennent pas facilement, dit Adam Matzger, l'auteur principal de l'étude et professeur U-M de chimie et de science et ingénierie macromoléculaires.

Les MOF sont souvent créés dans des solvants qui ne s'évaporent qu'à très haute température. Pour rendre un MOF poreux, les chimistes doivent "activer" les MOF en éliminant ce solvant. Cela a généralement été fait en les baignant dans différents solvants qui ont des points d'ébullition bas pendant des heures ou des jours, l'échange d'un solvant contre l'autre dans le MOF.

Il est également difficile d'éliminer toutes les molécules de solvant de remplacement obstruant les MOF, qui y ont été placés par le processus d'activation. Une partie du problème, Matzger dit, est que les solvants de remplacement avaient tendance à avoir une tension superficielle élevée. Lorsque vous retirez ces solvants des MOF, le solvant s'accroche aux structures délicates du MOF et peut les détruire.

"Lorsque vous retirez quelque chose avec une tension superficielle élevée d'un MOF, il tire sur ce pore et a tendance à le faire s'effondrer, " a-t-il dit. " En passant à une tension superficielle ultra basse, nous pouvons éviter cela."

Précédemment, les chimistes avaient utilisé ce qu'on appelle le dioxyde de carbone supercritique, ou du dioxyde de carbone en phase hybride liquide/gaz, maintenu sous une certaine température et pression.

"Mais c'est pénible à utiliser, " Matzger a dit. " Vous devez le maintenir sous très haute pression, et il nécessite un équipement spécialisé. Ce n'est pas génial pour produire des MOF à plus grande échelle."

L'équipe a également découvert que l'échange de solvants est extrêmement rapide et que les solvants avec des tensions de surface ultra-faibles peuvent activer avec succès les MOF. Deux délicates, MOF très poreux, UMCM-9 et FJI-1, peut atteindre une surface maximale en utilisant des solvants tels que le n-hexane ou le perfluoropentane. Ces solvants activent les MOF en quelques minutes, leur permettant de passer d'objets de curiosité en laboratoire à la prochaine génération d'adsorbants d'importance industrielle.

"Nous pensons que c'est une alternative très facile, " Matzger a déclaré. "Vous pouvez utiliser des solvants du commerce au lieu du dioxyde de carbone supercritique spécialisé."