Pour créer des calixarènes à architecture macroscopique, Le Dr Shetty et son équipe se sont tournés vers des cadres organiques covalents, ou COF. Les COF sont une classe de matériaux qui forment des structures bidimensionnelles ou tridimensionnelles par des réactions entre leurs composants organiques, résultant en une forte, des liaisons covalentes qui créent des porosités, matériaux cristallins.

"Les COF se sont avérés être une classe importante de matériaux poreux en raison de leurs structures bien définies, fonctionnalité de pores réglable, et une bonne stabilité chimique, " a expliqué le Dr Shetty.

Donner aux calixarènes une architecture macroscopique est très difficile mais, en cas de succès, pourrait leur permettre d'être incorporés dans des plateformes pratiques telles que des poudres dans des cartouches ou des membranes.

Alors que peu de chercheurs ont tenté de construire des COF avec plusieurs anneaux, ou des molécules macrocycliques, comme les calixarènes, L'équipe du Dr Shetty s'est rendu compte qu'un COF à base de calixarène serait un moyen idéal pour éliminer les colorants toxiques des eaux usées industrielles.

Dr Shetty, avec le groupe de recherche Trabolsi à NYUAD, développé les premières structures tissées de COF à base de calixarène, faire un réseau 2D qui peut être réglé délicatement pour chaque application. Ils ont rejoint les calix[4]arènes en créant des liaisons covalentes entre les molécules organiques pour les lier entre elles, puis ces chaînes de calixarène ont été entrelacées en insérant un calixarène dans la forme de bol d'un autre, empiler efficacement les chaînes.

Les COF synthétisés ont montré des structures de réseau bien définies, indiquant une nature hautement cristalline pour les deux COF, avec beaucoup de pores pour les applications d'adsorption. En faisant varier la concentration d'unités calixarène dans la solution, l'orientation d'empilement dans les COF peut être modifiée, ce qui signifie que les chercheurs peuvent créer à la fois des cadres interpénétrés (c'est-à-dire caténés) et non interpénétrés. Les COF résultants présentaient des couches ondulées contenant les cavités de calixarène, ce qui en fait des candidats attractifs pour l'adsorption de petites molécules.

Les chercheurs ont validé la capacité des matériaux en les utilisant pour l'élimination sélective des colorants cationiques des mélanges aqueux.

Surtout, la création d'une structure à pores organisés augmente le nombre d'interactions moléculaires entre les molécules polluantes et l'adsorbant. De façon intéressante, les COF développés par l'équipe de recherche étaient exceptionnellement sélectifs pour les colorants cationiques dans les mélanges d'essai sans dépendre de la taille des molécules. Les COF ont également démontré une charge de surface très négative, permettant une élimination sélective des charges des molécules de colorant.

"Avec la cavité intrinsèquement hydrophobe, surface anionique, et possibilité de développer ces COF dans une membrane, notre travail a le potentiel d'amener la chimie du calixarène à un horizon passionnant de la science des matériaux, " a déclaré le Dr Shetty.