Un groupe de chercheurs dirigé par des scientifiques du RIKEN Center for Emergent Issue Science et de l’Université de Tokyo a créé un matériau inhabituel – un cristal mou fait de molécules connues sous le nom de caténanes – qui se comporte d’une manière nouvelle qui pourrait être utilisée dans programs telles que les movies qui capturent les molécules de dioxyde de carbone. La recherche a été publiée dans Nature.



Un caténane est un style de molécule dans lequel deux anneaux ou plus s’imbriquent, comme les anneaux que les magiciens utilisent dans leurs tours, et peuvent glisser les uns sur les autres, créant des changements de conformation qui peuvent conférer aux matériaux des propriétés intéressantes. Ces forms de molécules se trouvent dans la character, où elles agissent souvent comme des devices moléculaires. Jusqu’à présent, des chaînes de caténanes – appelées polycaténanes – ont été créées, mais les scientifiques n’ont jamais exploré les cristaux tridimensionnels constitués de ces molécules.

Le groupe s’est mis à explorer cela et a créé un nouveau matériau en faisant croître des cristaux de caténanes et d’ions cobalt dans un solvant. En contrôlant soigneusement les preparations des molécules de caténane par la formation de liaisons de coordination avec les ions cobalt, ils pensaient pouvoir créer un réseau tridimensionnel composé presque uniquement de caténanes, qui travaillent ensemble pour créer de nouvelles fonctions.



Les chercheurs ont ensuite utilisé la diffraction des rayons X sur monocristal pour examiner la structure du cristal mou.

Alors que les chercheurs exploraient essentiellement les varieties de propriétés que ces matériaux pourraient avoir, ils ont été surpris par les résultats de l’analyse. Tout d’abord, en accord avec leurs attentes, ils ont constaté qu’en poids, les caténanes constituaient plus de 90 pour cent du cristal. Fait intéressant, ils ont découvert qu’il était poreux, avec des trous qui pouvaient adsorber des solvants ou des molécules gazeuses, et que la forme des pores changeait à mesure que les molécules invitées entraient ou sortaient de la framework.

De plus, en utilisant une approach de nano-indentation pour étudier les propriétés mécaniques, ils ont constaté que le matériau se déformait facilement lorsqu’il était pressé mécaniquement – et que son module d’Young, un indice de la facilité avec laquelle il se déforme, est similar à celui du polypropylène. un plastique utilisé dans les matériaux d’emballage et d’autres utilisations – et que, étonnamment, il est revenu à sa forme d’origine, sans dommage, lors de la suppression de la power. De furthermore, lorsqu’ils ont essayé de le comprimer, ils ont constaté qu’il se comprimait le as well as dans une course spécifique, et ils ont pu expliquer sa nature déformable en montrant qu’en réalité, les anneaux des molécules de caténane glissaient, permettant au matériau de se comprimer.

Selon Hiroshi Sato, qui a dirigé la recherche, « Nous pensons que ces résultats pourraient conduire à la création de matériaux poreux innovants capables d’adsorber et de désorber les molécules de gaz telles que le dioxyde de carbone simplement en les pinçant et en les libérant avec nos doigts. »

Catenanes cristal mou