La nouvelle conception améliore la porosité et la stabilité structurelle des structures organométalliques
Modification des sites de coordination sur le Zr accessible6 nœuds dans UPF-5. a)Zr6 connectivité des nœuds et simplification de la géométrie des nœuds au sein de l’UPF-5, et introduction de l’EDS et du PDS à Zr accessible6. Crédit: Matériaux fonctionnels avancés (2024). DOI : 10.1002/adfm.202413200
Le Burj Khalifa, le bâtiment le plus haut du monde, utilise des techniques de construction avancées conçues pour résister au vent, à l’activité sismique et à son propre poids. Parmi ces techniques figure le « système de méta-colonnes », qui joue un rôle central en positionnant stratégiquement de grandes colonnes pour résister aux forces latérales, facilitant ainsi la construction d’une structure aussi imposante.
Et si ces techniques architecturales avancées pouvaient être appliquées à la conception matérielle ?
Les structures métallo-organiques (MOF) sont des matériaux poreux formés par la combinaison d’ions métalliques et de ligands organiques, donnant lieu à des structures similaires aux barres d’armature des bâtiments. Le principe de conception qui sous-tend les MOF ressemble beaucoup à la planification architecturale.
L’équipe de recherche du professeur Wonyoung Choe a réussi à synthétiser un nouveau MOF utilisant une stratégie de conception semblable au « Mega Frame », appelée « Stratégie Merged-Net ». En incorporant de grosses molécules dans la structure MOF, de la même manière que les colonnes fonctionnent dans la conception architecturale, ils ont créé « une structure dans la structure », améliorant ainsi à la fois la porosité et la stabilité structurelle. Leurs recherches sont publié dans la revue Matériaux fonctionnels avancés.
Cette recherche représente une avancée significative pour relever le défi persistant de la stabilité des matériaux dans les MOF conventionnels. Le MOF nouvellement développé démontre non seulement une stabilité de l’eau et une intégrité structurelle exceptionnelles, mais présente également une capacité d’adsorption d’eau et une réutilisabilité supérieures par rapport aux MOF précédemment rapportés. De plus, l’équipe a démontré avec succès que les propriétés d’adsorption d’eau du MOF peuvent être ajustées avec précision en modifiant les sites actifs dans son cadre, améliorant ainsi sa polyvalence pour diverses applications de sorption d’eau.
Junghye Lee, le premier auteur de l’étude, a déclaré : « Cette nouvelle méthode de conception a le potentiel de surpasser les performances des MOF existants, élargissant considérablement leur gamme d’applications. »
Le professeur Wonyoung Choe a fait remarquer : « Cette recherche représente une percée dans la conception de précision au niveau moléculaire. En appliquant des méthodes architecturales avancées aux systèmes moléculaires, nous ouvrons de nouvelles voies dans la science des matériaux. »
Plus d’informations :
Junghye Lee et al, Cadres métal-organiques porphyriniques à réseau fusionné programmables pour l’absorption de l’eau, Matériaux fonctionnels avancés (2024). DOI : 10.1002/adfm.202413200
Citation: Tirer parti de l’architecture des gratte-ciel : une nouvelle conception améliore la porosité et la stabilité structurelle des structures métallo-organiques (2024, 18 octobre) récupéré le 19 octobre 2024 sur https://phys.org/news/2024-10-leveraging-skyscraper-architecture-porosity- stabilité.html
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