Image de la structure organique de liaison hydrogène créée CPHATN-(TCB) (à gauche), et sa version activée, CPHATN-1a (à droite). Crédit :Hisaki I. et al., Cadres organiques liés à l'hydrogène sensibles à l'acide, Journal de l'American Chemical Society , 7 janvier 2019
Une équipe de recherche dirigée par l'Université d'Hokkaido au Japon a construit un matériau poreux qui est très stable et change de couleur lorsqu'il est exposé à des vapeurs acides. On pense que c'est le premier cas signalé d'un cadre organique lié à l'hydrogène changeant de couleur en réponse à l'acide. Les résultats sont décrits dans le Journal de l'American Chemical Society .
Les chimistes travaillent à développer des matériaux poreux fabriqués à partir de molécules organiques qui ont des structures avec des ouvertures bien définies qui peuvent séparer et stocker les gaz. De tels matériaux peuvent également être utilisés dans des dispositifs électroniques et des capteurs.
En particulier, les chercheurs étudient comment fabriquer des matériaux en utilisant des molécules liées entre elles par des liaisons hydrogène, connues sous le nom de structures organiques à liaison hydrogène (HOF). Les HOF sont hautement cristallins, souple, et régénérable, qui en font des candidats attractifs. Mais ils peuvent aussi être fragiles et s'effondrer.
Ichiro Hisaki, chimiste à l'Institut de recherche en sciences électroniques de l'Université d'Hokkaido, avec Anderrazzak Douhal, un photophysicien à l'Université de Castilla La Mancha, L'Espagne et leurs collègues ont développé un cadre en forme d'hexagone, appelé CPHATN-1a, et a trouvé un attribut surprenant - il change de couleur du jaune au brun rougeâtre lorsqu'il est exposé à une solution acide ou à des vapeurs acides. Lorsque la solution ou la vapeur d'acide est éliminée, soit par chauffage, soit par évaporation ambiante, le HOF est revenu à sa couleur jaune d'origine.
Le CPHATN-1a nouvellement créé illustré dans son état d'origine avec une couleur jaune (à gauche). Après avoir été exposé à une solution acide, le composé a changé sa couleur en rouge foncé (centre), revenir à sa couleur d'origine après la dissipation de la solution (à droite). Crédit :Hisaki I. et al., Cadres organiques liés à l'hydrogène sensibles à l'acide, Journal de l'American Chemical Society , 7 janvier 2019
Les chercheurs ont déterminé que le changement de couleur est causé par des protons s'ajoutant aux atomes d'azote dans le composé, qui décale le spectre de la lumière absorbée.
Des tests supplémentaires ont révélé que CPHATN-1a est extrêmement stable, maintenant sa structure poreuse à des températures d'au moins 633 Kelvin (359 C). Le matériau robuste a également résisté à la chaleur, solvants organiques courants, dont le chloroforme, éthanol et eau, conserver sa structure plutôt que de se dissoudre ou de se séparer.
"Les résultats actuels ouvriraient une porte pour développer de nouveaux matériaux poreux avec une réactivité aux stimuli, ", notent les chercheurs. "Ceux-ci pourraient être utilisés dans la création de nouveaux capteurs ou vers la visualisation de réactions chimiques infimes."
