Une image de microscopie électronique à transmission (MET) montre que les compartiments sphériques sont interconnectés par des nanocanaux. Crédit :S. Nunes
Un jeûne, méthode sûre pour préparer un matériau poreux 3-D qui imite la forme d'un nid d'abeilles pourrait avoir de larges applications en catalyse, l'administration de médicaments, ou pour filtrer l'air pour éliminer les polluants ou les virus.
Le réseau d'un nid d'abeilles et la symétrie d'une diatomée sont des structures vivantes complexes comprenant des motifs et des formes qui ont longtemps inspiré les scientifiques. Une application récente est de développer des matériaux poreux artificiels hiérarchiques stables, pourtant ont une grande surface et la capacité d'extraire sélectivement des matériaux. Cependant, il a été difficile de construire ces structures à l'échelle nanométrique en raison de leur complexité et de la répétabilité des motifs à travers les échelles, des compartiments individuels à l'ensemble de la structure.
Une équipe de KAUST, dirigé par Suzana Nunes, a proposé une méthode simple qui, en seulement cinq minutes, peut produire un film flexible avec une structure hiérarchique complexe qui a des motifs répétitifs d'interconnectés, pores de forme régulière.
Avec des experts du Core Lab d'imagerie et de caractérisation, l'équipe a utilisé le copolymère séquencé appelé polystyrène-b-poly (acrylate de tertbutyle) (PS-b-PtBA) pour démontrer cette méthode. Ils ont testé différentes concentrations de PS-b-PtBA avec différents mélanges de solvants, couler les solutions résultantes sur des plaques de verre et les évaporer pendant différentes périodes de temps pour favoriser la nucléation et la croissance de cavités avec des parois d'interconnexion très poreuses. Le film résultant a ensuite été immergé dans de l'eau pour rincer le solvant et arrêter la séparation de phases.
"En utilisant cette méthode, nous créons une plate-forme importante pour concevoir des matériaux poreux artificiels qui reproduisent des systèmes poreux et complexes hautement ordonnés imitant la nature, " explique le chercheur et auteur principal Stefan Chisca. " Ceux-ci ont une utilisation potentielle pour les séparations, comme la filtration des virus, et pour les échafaudages biologiques, tels que ceux utilisés pour la régénération osseuse."
Les structures hiérarchiques régulières répétitives sont montrées par des images de microscopie électronique à balayage (MEB) qui illustrent comment la structure en nid d'abeille s'est formée à la surface du matériau. Crédit :S. Nunes
L'étude est publiée aujourd'hui dans Avancées scientifiques .
Les structures hiérarchiques régulières répétitives sont montrées par des images de microscopie électronique à balayage (MEB) qui illustrent comment la structure en nid d'abeille s'est formée dans le matériau. Crédit :S. Nunes
