Les matériaux microscopiques à base d'argile, conçus par des chercheurs de l'Université du Missouri, pourraient être la clé de l'avenir de la chimie des matériaux synthétiques. En permettant aux scientifiques de produire des couches chimiques sur mesure pour accomplir des tâches spécifiques en fonction des objectifs de chaque chercheur, ces matériaux, appelés nanoargiles, peuvent être utilisés dans une grande variété d'applications, notamment dans le domaine médical ou dans les sciences de l'environnement.
Un article décrivant cette recherche est publié dans la revue ACS Applied Engineering Materials. .
Un élément fondamental du matériau est sa surface chargée électriquement, a déclaré Gary Baker, co-chercheur principal du projet et professeur agrégé au Département de chimie.
"Imaginez une balle koosh où les milliers de brins de caoutchouc rayonnant depuis le noyau de la balle portent chacun une perle chargée électriquement à l'extrémité", a déclaré Baker.
"C'est analogue à un aimant :les objets chargés positivement adhéreront aux objets chargés négativement. Par exemple, les nanoargiles chargées positivement pourraient attirer un groupe de produits chimiques fluorés nocifs connus sous le nom de PFAS, ou "produits chimiques éternels", qui sont chargés négativement. La nanoargile étant chargée négativement, elle peut adhérer à des éléments tels que des ions de métaux lourds comme le cadmium, qui sont chargés positivement, et aider à les éliminer d'une masse d'eau contaminée. "
En plus de la charge électrique, chaque nanoargile peut être personnalisée avec différents composants chimiques, comme mélanger et assortir différentes pièces. Cela les rend utilisables dans la conception de capteurs de diagnostic pour l'imagerie biomédicale ou la détection d'explosifs et de munitions.
"Essentiellement, ces nanoargiles représentent des éléments de base chimiques conçus avec des fonctions spécifiques qui sont assemblées en feuilles microscopiques bidimensionnelles extrêmement fines, plus fines qu'un brin d'ADN humain et 100 000 fois plus fines qu'une feuille de papier", a déclaré Baker.
"Nous pouvons personnaliser la fonction et la forme des composants chimiques présentés à la surface de la nanoargile pour créer tout ce que nous voulons construire. Nous venons d'exposer la pointe de l'iceberg de ce que ces matériaux peuvent faire."
Les matériaux bidimensionnels sont très recherchés car ils peuvent recouvrir superficiellement l'extérieur d'un objet volumineux d'une fine couche conforme et introduire des propriétés de surface complètement différentes de celles de l'objet situé en dessous.
"En mélangeant et en faisant correspondre quelques éléments comme différents ions ou nanoparticules d'or, nous pouvons rapidement concevoir une chimie qui n'a jamais existé auparavant, et plus nous l'adaptons, plus elle ouvre une gamme d'applications plus large", a déclaré Baker.
Les co-auteurs de l'étude sont Nathaniel Larm de l'Académie navale des États-Unis, Durgesh Wagle de la Florida Gulf Coast University, ainsi que Piyuni Ishtaweera et Angira Roy de MU.
Plus d'informations : Nathaniel E. Larm et al, La nanoargile polycationique programmable en surface permet d'obtenir des fréquences de rotation de 100 000 par heure pour une réduction canonique nanocatalysée du nitroarène, ACS Applied Engineering Materials (2023). DOI :10.1021/acsaenm.3c00243
Fourni par l'Université du Missouri
