Des tiges de MOF multivariées (à gauche) peuvent être programmées avec différents atomes de métal (boules colorées) pour effectuer une série de tâches chimiques, comme la libération contrôlée de médicaments, ou pour coder des informations comme les uns et les zéros dans un ordinateur numérique. Crédit :Image de l'UC Berkeley par Omar Yaghi et Zhe Ji
Les molécules artificielles pourraient un jour constituer l'unité d'information d'un nouveau type d'ordinateur ou être la base de substances programmables. L'information serait codée dans l'arrangement spatial des atomes individuels, de la même manière que la séquence de paires de bases détermine le contenu informationnel de l'ADN, ou des séquences de zéros et de uns forment la mémoire des ordinateurs.
Des chercheurs de l'Université de Californie, Berkeley, et Ruhr-Universität Bochum (RUB) ont fait un pas vers cette vision. Ils ont montré que la tomographie par sonde atomique peut être utilisée pour lire un arrangement spatial complexe d'ions métalliques dans des structures métal-organiques multivariées.
Les charpentes métallo-organiques (MOF) sont des réseaux poreux cristallins de nœuds multimétalliques reliés entre eux par des unités organiques pour former une structure bien définie. Pour coder des informations à l'aide d'une séquence de métaux, il est essentiel d'être d'abord capable de lire l'arrangement métallique. Cependant, la lecture de l'arrangement était extrêmement difficile. Récemment, l'intérêt pour la caractérisation des séquences métalliques est croissant en raison de l'information étendue que de telles structures multivariées seraient en mesure d'offrir.
Fondamentalement, il n'y avait aucune méthode pour lire la séquence de métal dans les MOF. Dans l'étude actuelle, l'équipe de recherche l'a fait avec succès en utilisant la tomographie par sonde atomique (APT), dans lequel le scientifique des matériaux basé à Bochum Tong Li est un expert. Les chercheurs ont choisi MOF-74, réalisé par le groupe Yaghi en 2005, comme objet d'intérêt. Ils ont conçu les MOF avec des combinaisons mixtes de cobalt, cadmium, mener, et manganèse, puis décrypté leur structure spatiale à l'aide d'APT.
Li, professeur et chef du groupe de recherche Caractérisation à l'échelle atomique à l'Institut des matériaux de la RUB, décrit la méthode avec le Dr Zhe Ji et le professeur Omar Yaghi de l'UC Berkeley dans le journal Science , publié en ligne le 7 août 2020.
Aussi sophistiqué que la biologie
À l'avenir, Les MOF pourraient constituer la base de molécules chimiques programmables :par exemple, un MOF pourrait être programmé pour introduire un ingrédient pharmaceutique actif dans le corps pour cibler les cellules infectées, puis décomposer l'ingrédient actif en substances inoffensives une fois qu'il n'est plus nécessaire. Ou les MOF pourraient être programmés pour libérer différents médicaments à différents moments.
"C'est très puissant, parce que vous codez essentiellement le comportement des molécules quittant les pores, " dit Yaghi.
Ils pourraient également être utilisés pour capturer le CO
"À long terme, de telles structures avec des séquences atomiques programmées peuvent changer complètement notre façon de penser la synthèse matérielle, " écrivent les auteurs. " Le monde synthétique pourrait atteindre un tout nouveau niveau de précision et de sophistication qui était auparavant réservé à la biologie. "
