Les tamis moléculaires sont utiles dans de nombreux procédés industriels, notamment dans les secteurs de la chimie et de l'énergie. Crédit :Université du Delaware
Une équipe internationale de chercheurs a récemment synthétisé des cadres organiques covalents à base de polyaryléther, le matériau poreux cristallin le plus stable jamais enregistré. L'équipe, qui comprend Yushan Yan de l'Université du Delaware et Qianrong (Frank) Fang de l'Université de Jilin, un ancien chercheur postdoctoral avec Yan à l'UD, ont décrit leurs résultats dans la revue scientifique internationale Chimie de la nature .
Certains matériaux agissent comme des tamis et laissent passer les molécules à travers leurs pores. Ces matériaux, appelés tamis moléculaires, sont utiles dans de nombreux procédés industriels, notamment dans les secteurs de la chimie et de l'énergie. Ils pourraient être utilisés pour éliminer les contaminants de l'eau. Ils ont également retenu l'attention pour des applications potentielles dans l'aérospatiale, Transport ferroviaire, fabrication automobile et plus, mais si loin, leurs applications ont été limitées par leur instabilité dans des conditions extrêmes.
Yan, le professeur émérite de génie au Département de génie chimique et biomoléculaire, a étudié les matériaux poreux cristallins tels que la zéolite depuis sa recherche doctorale au début des années 1990. Il a remporté le prix Donald Breck, la plus haute distinction de l'International Zeolite Association en 2010 pour son travail sur les couches minces de zéolite. Lorsque Fang a rejoint son groupe en 2009, la paire a commencé à explorer une classe émergente de matériaux poreux cristallins appelés charpentes organiques covalentes, qui sont liés par des liaisons covalentes, montrer de grandes promesses, mais sont parfois limités par les produits chimiques disponibles et leur instabilité dans des conditions difficiles, tels que les acides forts et les bases.
Yan et Fang ont été les premiers à fabriquer des cadres organiques covalents en utilisant une liaison carbone-azote stable (imide) et ils ont depuis, d'abord à l'UD, puis à l'Université de Jilin après que Fang a quitté l'UD pour occuper un poste prestigieux de professeur en Chine, ont travaillé pour développer des cadres organiques covalents basés sur des liaisons carbone-oxygène. Ils s'attendaient à ce que ces matériaux soient stables, si seulement ils pouvaient les fabriquer.
Yushan Yan est professeur émérite de génie au département de génie chimique et biomoléculaire. Crédit :Université du Delaware
Faire cela, ils ont fait des cadres en polyarylether, un plastique technique hautement stable. En concevant soigneusement les squelettes basés sur de nouvelles liaisons stables, ils fabriquaient un matériau plus stable que tout autre du genre.
"Une fois que vous avez la liaison carbone-oxygène, ce matériau poreux est stable en acide fort, des bases solides, et des oxydants forts, " a déclaré Yan. Les cadres sont également stables jusqu'à 400 degrés Celsius. " Parmi les matériaux cristallins poreux, organique ou inorganique, c'est le plus stable."
Pour la prochaine étape, l'équipe de recherche a fabriqué des cadres organiques covalents à base de polyaryléther qui pourraient tamiser les résidus d'antibiotiques de l'eau à un pH allant de 1 à 13.
Dans le journal, le groupe de recherche a conclu :"Ces COF stables [covalent-organic frameworks] sont une plate-forme parfaite pour la préparation de matériaux fonctionnels qui peuvent être utilisés dans des environnements chimiques extrêmes."
