Des scientifiques du Département des sciences des matériaux de l'Université de Tsukuba ont développé une nouvelle méthode pour produire des monocristaux à l'échelle micrométrique sous la forme de vaisseaux creux. En coulant goutte à goutte une solution d'éthanol sur un substrat de quartz, les molécules peuvent s'assembler spontanément dans la forme appropriée. Cette recherche, publiée dans Science , peut ouvrir la voie à une nouvelle ligne d'expériences dans lesquelles les processus chimiques peuvent être contenus dans ces vaisseaux microscopiques.

Placer un bol fantaisie en cristal dans un endroit bien en vue de votre maison peut faire une impression positive sur vos invités. Mais un exploit encore plus impressionnant serait la capacité de créer un tel vaisseau sous la forme d'un seul cristal microscopique. Alors que certains organismes minuscules sont connus pour présenter ce type d'expertise, il peut être difficile pour les scientifiques de fabriquer ces nano-conteneurs de manière reproductible, car une croissance incontrôlée peut conduire à des produits finaux déformés.

Maintenant, une équipe de chercheurs de l'Université de Tsukuba a rapporté une nouvelle procédure pour créer de manière reproductible des cristaux creux en forme de vaisseau de taille uniforme et attachés à un substrat avec leur côté ouvert vers le haut. Les cristaux ont été développés à partir de molécules à noyau paracyclophane et à quatre bras (méthoxyphényl)éthynyle, appelées (S)-CP4, ou sa molécule à image miroir, (R)-CPP4. Pour produire les vases, une solution chauffée de (S)-CPP4 a été doucement déposée sur un substrat de quartz dans des conditions ambiantes. Lorsque la solution a refroidi, les molécules ont commencé à cristalliser spontanément. "Grâce à cette procédure, nous avons pu obtenir une croissance synchrone, uniaxiale et progressive de monocristaux de taille micrométrique", explique l'auteur principal, le professeur Yohei Yamamoto.

L'équipe a utilisé la cristallographie aux rayons X et la microscopie électronique à balayage pour étudier les structures résultantes. Les parois latérales des vaisseaux se sont développées vers l'extérieur avec une symétrie hexagonale, laissant un vide à l'intérieur des facettes. La taille des parois latérales s'est avérée presque constante, avec une épaisseur de seulement 500 nanomètres. Les chercheurs ont également montré comment de fortes interactions intermoléculaires confèrent au vaisseau une résistance mécanique. De nombreux récipients en cristal peuvent être fabriqués simultanément et une variété de formes peuvent être produites. Par exemple, une croissance excessive des bords ou du corps donne lieu à des formes de "fleur" ou de "bijou", respectivement.

"Les cristaux creux avec des morphologies complexes et des bords et facettes cristallins bien développés peuvent être très utiles en tant que petits récipients", explique le professeur Yamamoto. Comme preuve de concept, l'équipe a fait fondre un petit échantillon à l'intérieur d'un récipient en cristal et a constaté que le liquide résultant restait à l'intérieur. Sur cette base, nous pourrions voir un nouveau type d'équipement de laboratoire de taille micro, dans lequel des réactions peuvent être effectuées avec des quantités extrêmement faibles de produits chimiques. + Explorer plus loin

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