La boule de puzzle chinoise est une œuvre d'art décorative composée de plusieurs coquilles concentriques qui se déplacent indépendamment les unes des autres. Au cours de la dernière décennie, Les scientifiques chinois ont fourni une méthode universelle pour la fabrication d'une structure micronanoscopique conceptuellement similaire, appelée structure creuse multicoque (HoMS).

Une nouvelle étude dirigée par le professeur Wang Dan de l'Institute of Process Engineering (IPE) de l'Académie chinoise des sciences propose un nouveau concept d'ordre spatio-temporel et de comportement intelligent dynamique dans les HoMS. Il a été publié en Nature Avis Chimie le 11 février.

Contrairement à la sphère creuse à coque unique ou aux nanoparticules, HoMS a des applications potentielles dans des domaines allant de la conversion et du stockage d'énergie à la catalyse, puisqu'il évite l'agglomération facile des nanoparticules, conserve l'avantage de la surface utile, et profite à la transmission de masse.

Dans la première phase de leur travail, le groupe a développé une approche de modélisation séquentielle facile (STA) pour la fabrication de HoMS. Cette approche a permis un contrôle précis du nombre de coques, épaisseur, distance, et l'exposition des facettes, modulant ainsi les propriétés de surface et l'interface des matériaux HoMS.

Spécifiquement, les multicoques séparent l'espace en divers, sous-espaces relativement isolés. À la fois, les pores hétérogènes sur chaque coque facilitent la transmission des petites molécules.

"Quand une molécule ou une onde électromagnétique diffuse à travers HoMS, il expérimente un ordre défini d'environnements et passe un temps contrôlable dans chacun, " a déclaré Wang. " Sur la base de la compréhension de la relation de propriété de structure, nous appelons cette caractéristique spécifique de HoMS "l'ordre spatio-temporel".

De façon intéressante, dans le système d'antenne des cyanobactéries, différents pigments d'antenne sont chargés dans un certain ordre pour réaliser la collecte séquentielle d'énergie lumineuse, qui est l'exemple de l'ordre spatio-temporel naturel. Cette structure spécifique assure la voie rapide et précise pour accumuler une grande quantité d'oxygène à des quantités importantes pour la vie oxygénée.

"Inspiré par la nature, nous pensons que la structure unique suggère des applications prometteuses pour HoMS dans la récolte séquentielle d'ondes électromagnétiques, réactions catalytiques en cascade, libération prolongée de médicament, et les technologies hybrides de stockage d'énergie, " dit Wang.

Le groupe a également proposé une autre proposition prometteuse :les HoMS avec des espaces isolés dans plusieurs environnements chimiques pourraient exprimer un comportement intelligent dynamique.

Par modification chimique, Les HoMS peuvent se lier à la cible et peut-être aussi s'auto-évoluer pour avoir les propriétés souhaitées à un moment souhaité, ce qui serait hautement souhaitable dans les domaines du génie chimique et de la biochimie.