Des chercheurs de l'Université de Kyoto ont développé une nouvelle approche pour contrôler la fabrication de matériaux souples, matériaux poreux, surmonter un défi majeur en science des matériaux.

Poreux, les matériaux de type gel qui ont une structure stable malgré leurs minuscules cavités ont une grande variété d'applications potentielles. Isolation des bâtiments, dispositifs de stockage d'énergie, technologies aérospatiales, et même les nettoyages environnementaux peuvent tous bénéficier de l'incorporation de matériaux légers et flexibles. Les assemblages moléculaires appelés polyèdres organo-métalliques (MOP) sont les principaux candidats pour ces matériaux en raison de leurs formes et porosités intéressantes. Mais fabriquer des matériaux à partir de ces assemblages à porosité intrinsèque et contrôlée reste un défi.

Shuhei Furukawa de l'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) de l'Université de Kyoto, avec des collègues au Japon et en Espagne, ont trouvé un moyen de contrôler la synthèse d'un gel poreux grâce à l'auto-assemblage de MOP à l'aide de lieurs organiques.

Ils ont commencé avec une MOP de forme cuboctaédrique formée d'atomes de rhodium liés à de fortes liaisons carboxylates, ce qui lui confère une grande stabilité structurelle. Les MOP ont été placés dans un solvant liquide avec des molécules organiques de « liaison » pour déclencher le processus d'auto-assemblage. L'équipe a découvert que l'ajout progressif de linkers à la solution et la modification de la température de la solution leur permettaient de contrôler la formation et la taille des particules sphériques qui se développaient.

Les chercheurs ont découvert que des changements subtils dans les conditions de réaction influençaient grandement le résultat des réactions. Lorsque l'équipe a ajouté une grande quantité de molécules de liaison à la solution de rhodium MOP à 80 °C, puis l'a rapidement refroidie à température ambiante, un gel se forme. L'équipe a ensuite traité le gel avec du dioxyde de carbone supercritique. Le gaz a remplacé le composant liquide du gel, conduisant à la formation d'un "aérogel" ultraléger.

"Nous envisageons qu'en comprenant la relation entre les géométries à l'échelle moléculaire et les formes macroscopiques résultantes, une réelle avancée peut être réalisée vers l'élaboration d'une matière molle à la fois poreuse en permanence et apte à la transformation des matériaux, " concluent les chercheurs dans leur étude publiée dans la revue Communication Nature . Leurs découvertes pourraient conduire à la fabrication de des matériaux souples à porosité permanente, ils disent.