Un MOF créé acoustiquement, avec la puce qui a produit les ondes sonores à haute fréquence utilisées dans le processus. Crédit :Université RMIT
Les chercheurs ont utilisé des ondes sonores pour manipuler avec précision des atomes et des molécules, accélérer la production durable de matériaux intelligents révolutionnaires.
Charpentes métallo-organiques, ou MOF, sont des nanomatériaux incroyablement polyvalents et super poreux qui peuvent être utilisés pour stocker, séparé, libérer ou protéger presque tout.
Prévu pour être le matériau déterminant du 21e siècle, Les MOF sont idéaux pour détecter et piéger des substances à des concentrations infimes, purifier l'eau ou l'air, et peut également contenir de grandes quantités d'énergie, pour fabriquer de meilleures batteries et dispositifs de stockage d'énergie.
Les scientifiques ont conçu plus de 88, 000 MOF personnalisés avec précision - avec des applications allant de l'agriculture aux produits pharmaceutiques - mais le processus traditionnel pour les créer est écologiquement non durable et peut prendre plusieurs heures, voire plusieurs jours.
Aujourd'hui chercheurs de l'Université RMIT de Melbourne, Australie, ont fait preuve d'une propreté, technique verte qui peut produire un MOF personnalisé en quelques minutes.
Dr Heba Ahmed, auteur principal de l'étude publiée dans Communication Nature , a déclaré que la méthode efficace et évolutive exploitait la puissance de précision des ondes sonores à haute fréquence.
"Les MOF ont un potentiel illimité, mais nous avons besoin de techniques de synthèse plus propres et plus rapides pour profiter pleinement de tous leurs avantages possibles, "Ahmed, chercheur postdoctoral au Laboratoire de Recherche en Micro/Nanophysique du RMIT, mentionné.
« Notre approche axée sur l'acoustique évite les dommages environnementaux des méthodes traditionnelles et produit des MOF prêts à l'emploi rapidement et de manière durable.
"La technique élimine non seulement l'une des étapes les plus chronophages de la fabrication des MOF, il ne laisse aucune trace et peut être facilement agrandi pour une production de masse efficace."
Dr Heba Ahmed tenant un MOF créé avec des ondes sonores à haute fréquence. Crédit :Université RMIT
Dispositif audio :comment faire un MOF
Les charpentes métallo-organiques sont des poudres cristallines pleines de minuscules, trous de taille moléculaire.
Ils ont une structure unique - des métaux reliés les uns aux autres par des lieurs organiques - et sont si poreux que si vous prenez un gramme de MOF et étalez sa surface interne, vous couvririez une superficie plus grande qu'un terrain de football.
Certains ont prédit que les MOF pourraient être aussi importants au 21e siècle que les plastiques l'étaient au 20e.
Pendant le processus de production standard, les solvants et autres contaminants sont piégés dans les trous du MOF.
Pour les débusquer, les scientifiques utilisent une combinaison de vide et de températures élevées ou de solvants chimiques nocifs dans un processus appelé "activation".
Dans leur nouvelle technique, Les chercheurs du RMIT ont utilisé une puce électronique pour produire des ondes sonores à haute fréquence.
Le co-auteur et expert acoustique, le Dr Amgad Rezk, a déclaré que ces ondes sonores, qui ne sont pas audibles pour les humains, peut être utilisé pour la micro- et nano-fabrication de précision.
« À l'échelle nanométrique, les ondes sonores sont des outils puissants pour l'ordonnancement et la manœuvre méticuleux des atomes et des molécules, " a déclaré Rezk.
Les "ingrédients" d'un MOF - un précurseur métallique et une molécule organique de liaison - ont été exposés aux ondes sonores produites par la micropuce.
En utilisant les ondes sonores pour arranger et relier ces éléments entre eux, les chercheurs ont pu créer un réseau très ordonné et poreux, tout en « activant » simultanément le MOF en expulsant les solvants des trous.
Enquêteur principal, Distingué professeur Leslie Yeo, a déclaré que le nouveau procédé produit des MOF avec des trous vides et une surface élevée, éliminant le besoin d'une "activation" post-synthèse.
"Les techniques existantes prennent généralement beaucoup de temps de la synthèse à l'activation, mais notre approche ne produit pas seulement des MOF en quelques minutes, ils sont déjà activés et prêts pour une application directe, " dit Yeo, professeur de génie chimique et directeur du laboratoire de recherche en micro/nanophysique du RMIT.
Les chercheurs ont testé avec succès l'approche sur des MOF à base de cuivre et de fer, avec la technique pouvant être étendue à d'autres MOF et mise à l'échelle pour une production verte efficace de ces matériaux intelligents.
