Dans une étude publiée dans la revue Nature , l'équipe de recherche a utilisé des éléments non métalliques peu coûteux et abondants, tels que des ions chlorure, pour concevoir des structures poreuses organiques non métalliques (N-MOF).

Les nouveaux matériaux offrent une alternative aux structures métallo-organiques (MOF), une classe de matériaux cristallins poreux constitués de métaux reliés par des composés de liaison organiques.

Jusqu'à présent, plus de 95 000 MOF ont été découverts avec un large éventail d'applications dans des domaines tels que la catalyse, la séparation des gaz et le stockage d'énergie.

Les nouveaux matériaux de structure poreux sans métal n'ont pas encore été pleinement explorés, mais se sont déjà révélés prometteurs pour la capture de l'iode, un élément important dans l'industrie nucléaire. D'autres domaines d'application pourraient inclure la conduction protonique, la catalyse, la capture de l'eau et le stockage de l'hydrogène.

L'équipe de recherche pense qu'à l'avenir, il devrait être possible d'étendre la stratégie aux matériaux dans lesquels les lieurs organiques sont reliés par des ions constitués d'autres éléments non métalliques courants tels que l'azote, l'oxygène et le soufre.

La recherche s'est appuyée sur l'expertise complémentaire en matière de découverte de nouveaux matériaux et de robotique de l'Université de Liverpool ainsi que sur l'expertise en modélisation informatique de l'Université de Southampton.

Le professeur Andrew Cooper du département de chimie et d'innovation des matériaux de l'université de Liverpool a déclaré :« Ce travail ouvre une gamme de possibilités. Notre approche utilise des anions non métalliques comme nœuds pour construire des structures plutôt que des cations métalliques dans les MOF. il y a plus d'anions disponibles qu'il n'y a de métaux dans le tableau périodique, donc l'espace pour rechercher de nouveaux matériaux est immense."

Cependant, il existe un problème de longue date :les nœuds métalliques dans les MOF dirigent la structure du cadre, un peu comme les joints d'un échafaudage. Ces joints ont une géométrie prévisible qui permet de concevoir des MOF pour des applications spécifiques. Cette approche "Lego moléculaire" ne fonctionne pas pour les sels non métalliques car les interactions sont beaucoup moins directionnelles.

Le professeur Graeme Day de l'école de chimie de l'université de Southampton a déclaré :"Nous avons guidé la découverte de ces matériaux en utilisant une méthode informatique appelée prédiction de la structure cristalline.

"Cela nous permet de prédire quels sels non métalliques formeront des structures poreuses stables, quels sels ne le feront pas, et d'anticiper la structure cristalline précise avant le travail expérimental. Nous n'avons pas besoin de supposer une géométrie spécifique pour les joints dans le cadre, qui est un principe fondamental de la chimie MOF."

La recherche fait partie d'un programme de recherche plus large qui vise à redéfinir la manière dont nous découvrons de nouveaux matériaux en combinant des techniques émergentes en matière de prédiction informatique, d'intelligence artificielle et de robotique.