Polymère de coordination comme capteur d'acétonitrile. Crédit :Scixel
L'augmentation des émissions de composés organiques volatils (COV) et leur impact sur la qualité de l'air et de l'eau est devenue l'une des préoccupations environnementales majeures de notre époque, surtout dans les sociétés industrialisées. Certains COV sont identifiés comme hautement toxiques ou cancérigènes, et peut avoir un impact sur la santé humaine ainsi que sur l'écosystème naturel. Les COV sont émis par l'utilisation de nombreux produits ménagers quotidiens, ce qui rend le contrôle de leurs émissions particulièrement difficile et critique. L'un de ces COV est l'acétonitrile, qui est principalement utilisé comme solvant organique dans les procédés d'extraction, et il est également couramment utilisé pour la teinture des textiles, comme nettoyant pour métaux et pour les applications de batterie. L'exposition à l'acétonitrile se produit principalement par inhalation et par contact cutané sur les lieux de travail où l'acétonitrile est produit ou utilisé. Les études toxicologiques ont fourni des preuves suffisantes que des niveaux élevés d'acétonitrile induisent une neurotoxicité potentielle, la nausée, activité motrice altérée, respiration superficielle et/ou irrégulière et, dans des cas extrêmes, décès.
Actuellement, des techniques analytiques très sensibles sont utilisées pour la quantification précise des COV, souvent basé sur l'absorption optique, comptage de particules ou spectrométrie de masse. Cependant, ces techniques présentent certains inconvénients, telles que leur faible portabilité, sélectivité contrainte, étapes de prétraitement complexes et longues, nécessité d'opérateurs hautement qualifiés et coût élevé. Pour surmonter ces limitations et explorer des alternatives plus rentables, de tels polymères de coordination ont attiré beaucoup d'attention dans le développement de dispositifs de détection de nouvelle génération. Ces matériaux peuvent héberger des COV grâce à un processus de diffusion à travers le réseau cristallin. Ce processus peut produire une réponse facile à mesurer en raison de la variation des propriétés de ces matériaux, ce qui en fait des chimiocapteurs utiles. Spécifiquement, ces chimiocapteurs pourraient afficher un changement facilement détectable dans presque toutes les propriétés physico-chimiques, comme dans l'émission luminescente, la conductivité électrique, le comportement magnétique et même un changement de couleur à l'œil nu.
Le polymère de coordination exposé à l'acétonitrile provoque un changement de couleur et un changement brutal de la conductivité électrique du matériau. Crédit :Esther Resines
Les groupes du professeur Enrique Burzurí et du professeur J. Sanchez Costa à IMDEA Nanociencia proposent l'utilisation d'un simple polymère de coordination non poreux qui montre une transition magnéto-structurale sous désorption/absorption de molécules d'acétonitrile dans la structure. Ce changement réversible produit une réponse mesurable en présence d'acétonitrile. Cette réponse se présente sous la forme d'un changement de couleur du polymère de l'orange au jaune et d'une augmentation brutale de la conductivité électrique. Ces deux réponses sont facilement observées à l'œil nu ou facilement mesurées, offrant un avantage évident par rapport à d'autres techniques analytiques coûteuses. De plus, ces réponses se produisent à des températures bien définies proches des conditions ambiantes. Aujourd'hui, pour autant que nous sachions, c'est le premier exemple d'un matériau à base de molécules qui montre toutes ces propriétés lisibles macroscopiquement à la fois.