Une image composite montrant (à gauche) un réseau en nid d'abeilles à base d'alumine avec des cellules d'environ un micron de diamètre, à partir de laquelle (à droite) une architecture équivalente de polymère de coordination poreuse (PCP) est dérivée en utilisant la « fossilisation inverse ». Crédit :iCeMS de l'Université de Kyoto
Dans ce qui pourrait s'avérer être une aubaine importante pour l'industrie, la séparation de mélanges de liquides ou de gaz vient de devenir considérablement plus facile.
En utilisant un nouveau processus qu'ils décrivent comme "la fossilisation inverse, " les scientifiques du WPI Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) de l'Université de Kyoto ont réussi à créer des substances poreuses conçues sur mesure et à faible coût, séparation à haute efficacité.
Le processus se déroule dans le domaine mésoscopique, entre le nano- et le macroscopique, en commençant par la création d'un gabarit minéral façonné, dans ce cas en utilisant de l'alumine, ou de l'oxyde d'aluminium. Celui-ci est ensuite transformé en un réseau de forme équivalente composé entièrement de cristaux de polymère de coordination poreux (PCP), qui sont eux-mêmes des assemblages hybrides d'éléments organiques et minéraux.
"Après avoir créé le réseau d'alumine, " explique le chef d'équipe Assoc. Prof. Shuhei Furukawa, "nous l'avons transformé, molécule pour molécule, d'une structure métallique à une structure largement non métallique. D'où le terme « fossilisation inverse, ' prendre quelque chose d'inorganique et le rendre organique, tout en préservant sa forme et sa forme."
Après avoir réussi à créer des architectures de test à la fois en 2 et en 3 dimensions en utilisant cette technique, les chercheurs ont procédé à la réplication d'un aérogel d'alumine avec un macrostructure spongieuse, afin de tester son utilité dans la séparation de l'eau et de l'éthanol.
« La séparation eau/éthanol n'a pas été généralement possible avec les matériaux poreux existants, " précise le Dr Julien Reboul. " Les structures à base de PCP que nous avons créées, cependant, combiner les propriétés intrinsèques d'adsorption au niveau nano des PCP eux-mêmes avec les propriétés méso- et macroscopiques des aérogels modèles, augmentant considérablement l'efficacité et la capacité de séparation."
Le directeur du laboratoire et directeur adjoint de l'iCeMS, le professeur Susumu Kitagawa, considère la réussite de l'équipe comme une avancée significative. "À ce jour, Il a été démontré que les PCP possèdent à eux seuls des propriétés très utiles, notamment le stockage, catalyse, et sentir, mais l'utilité même de la taille de leurs pores à l'échelle nanométrique a limité leur applicabilité aux processus industriels à haut débit. Utilisation de la fossilisation inversée pour créer des architectures, y compris plus grandes, Les pores à mésoéchelle nous permettent maintenant de commencer à envisager la conception de telles applications. »
