Mélanie Thomas La plupart des gens ne pensent pas à la façon dont les molécules s’intègrent dans les espaces ultra-petits entre d’autres molécules, mais c’est ce que l’équipe de recherche du professeur Masahide Takahashi fait chaque jour à l’Université métropolitaine d’Osaka. Ils étudient les structures métallo-organiques (MOF), composées d’ions et de molécules métalliques disposés de manière modulaire (lieurs organiques), formant un échafaudage. Les ions métalliques agissent comme des cash reliés par des lieurs organiques furthermore longs. Un MOF peut être fabriqué à l’aide de différents métaux et lieurs organiques, de sorte qu’ils peuvent être conçus pour des propriétés chimiques/physiques spécifiques. En effet, l’échafaudage MOF laisse beaucoup d’espace interne ouvert. Ces pores peuvent “héberger” de nombreuses molécules “invitées”, qui peuvent accéder à l’immense floor interne des MOF, ce qui les rend idéaux pour le développement de matériaux catalytiques, le stockage de gaz, la séparation de gaz et l’assainissement de l’environnement.
En utilisant un spectromètre pour mesurer le MOF et l’absorbance de la molécule invitée de deux sorts de lumière infrarouge polarisés différemment, la méthode de l’équipe de recherche est la première à mesurer les interactions invité-invité et invité-hôte et à le faire en temps réel. La spectroscopie infrarouge est couramment utilisée dans les laboratoires et les ajouts nécessaires à la polarisation de la lumière utilisent un least de matériaux, y compris des composants imprimés en 3D facilement reproductibles. Cela représente une énorme avancée dans l’étude MOF.
Lorsqu’elles sont étroitement emballées, les molécules invitées peuvent s’aligner, créant des différences dépendantes de la way pour l’absorption de la lumière et la résistance électrique. les molécules de gaz de formes différentes agissent souvent comme des “sardines” lorsqu’elles sont confinées dans une “boîte” de nanopores. Lorsque de longues molécules sont ajoutées, elles se heurtent jusqu’à ce qu’elles soient côte à côte, efficacement emballées et pointant dans la même way, tout comme les sardines.
Si vous faisiez briller une lumière à travers le côté d’une boîte de sardine transparente, vous pourriez avoir une bonne idée de la way dans laquelle les sardines étaient alignées en fonction de leurs ombres. Cependant, les films MOF et les molécules invitées sont trop petites pour projeter des ombres, les chercheurs ont donc utilisé une caractéristique différente de la lumière : la polarisation. Les chercheurs ont utilisé la lumière infrarouge dans deux polarisations et ont mesuré l’absorbance de la molécule invitée pour chaque polarisation séparément. Au fur et à mesure que la pression partielle du gaz dans le movie MOF augmentait, les molécules invitées ont commencé à s’aligner, augmentant l’absorbance d’une polarisation.
Cela a permis aux chercheurs de trouver la pression partielle où les molécules hôtes s’alignaient et comment elles interagissaient à différentes pressions. Les liaisons moléculaires entre les différents atomes absorbent des longueurs d’onde spécifiques de la lumière infrarouge. En comparant les longueurs d’onde polarisées absorbées, les chercheurs ont pu déterminer la path dans laquelle pointaient les molécules du movie MOF. À des pressions as well as élevées, lorsque les pores du MOF étaient pleins. Lorsque les molécules invitées ont été supprimées, les défauts se sont inversés, donnant la première observation claire des interactions entre les molécules invitées et hôtes dans le MOF.
Ces résultats ne sont que le début, vehicle cette technique peut être utilisée pour étudier différents movies MOF et interactions de molécules invitées en temps réel. Cette nouvelle frontière de la science des matériaux a le potentiel de résoudre de nombreux défis futurs des sciences humaines. « Ces résultats clarifient remark les molécules pénètrent dans les nanopores et comment elles s’alignent. Sur la foundation de cette method, nous pouvons espérer développer des matériaux poreux performants ! a conclu le Dr Bettina Baumgartner.
