Comme les transformateurs, les êtres robotiques vivants qui ont la capacité de changer leur corps à volonté, les scientifiques ont maintenant développé de nouveaux matériaux nanoporeux en 3D qui subissent des changements de conformation et se transforment en structures non poreuses en 2D à la suite d'un stimulus externe. Ils peuvent ensuite passer à la structure nano-poreuse 3-D d'origine lorsque le stimulus est inversé.
L'étude, développé par une équipe du Conseil national espagnol de la recherche (CSIC) et publié aujourd'hui dans la revue Matériaux avancés , peuvent avoir des applications potentielles en tant que membranes pour la séparation sélective des gaz ou l'adsorption de gaz, comme catalyseurs de réactions chimiques, comme l'encapsulation et l'administration de médicaments pour les substances actives ou l'adsorption de déchets dangereux.
Les chercheurs ont développé ces matériaux en utilisant comme ligands des molécules icosaédriques flexibles et sphériques à base de bore. « La forme sphérique des ligands est le facteur clé qui permet aux structures de retrouver leur forme d'origine, permettant le réarrangement des différentes parties, et sans faire s'effondrer toute la structure", explique José Giner, du Laboratoire Matériaux Inorganiques et Catalyse de l'Institut des Sciences des Matériaux de Barcelone (ICMAB-CSIC).
Le matériau appartient à une classe de matériaux cristallins poreux formés par l'assemblage d'ions métalliques ou d'agrégats avec des liaisons organiques de pontage appelées charpentes métal-organiques (MOF). Dans cette étude, l'utilisation de linkers sphériques au lieu de linkers planaires pourrait aider à stabiliser les structures flexibles. « L'idée de linkers de forme sphérique évitant l'effondrement de la structure peut également être comprise comme ceci :" explique Giner.
"La transformation observée est déclenchée non seulement par les solvants organiques convectionnels mais aussi par le CO2 supercritique vert, ouvrant la voie à des processus durables », déclare Ana López-Periago du groupe Fluides supercritiques et matériaux fonctionnels de l'ICMAB.
Comme preuve de concept pour des applications potentielles, l'encapsulation des molécules de fullerène a été réalisée en les piégeant lors de la transition réversible 2-D à 3-D, pendant la formation de la structure. "Le processus observé constitue une nouvelle façon d'encapsuler de grosses molécules qui ne peuvent pas diffuser facilement dans le matériau poreux, " ajoute Giner.
L'activité scientifique du groupe LMI se concentre sur la chimie des amas de bore. Leurs formes géométriques et le fait qu'elles contiennent un ion semi-métal, bore, leur confèrent des propriétés uniques largement inconnues. Le groupe explore la synthèse de nouvelles structures et leurs applications dans différents domaines, tels que les agents antitumoraux, catalyse, désalinisation de l'eau, ou capteurs.
