Une stratégie de fabrication de verre vieille de plusieurs siècles a aidé les chercheurs à découvrir de nouvelles façons de concevoir des verres MOF futuristes avec des applications prometteuses dans le stockage de gaz et les matériaux avancés.
Les scientifiques ont appliqué un concept chimique vieux de plusieurs siècles pour améliorer une nouvelle classe de verre fabriqué à partir de structures métallo-organiques (MOF), des matériaux construits à partir d’atomes métalliques liés par des molécules organiques. Ces verres peuvent piéger des gaz tels que le CO₂ et l’hydrogène et peuvent également absorber l’eau.
L'équipe de recherche internationale, qui comprenait des scientifiques de l'Université TU Dortmund et du, a publié ses conclusions dansChimie naturelle. L'étude montre que les verres MOF peuvent être ajustés et fabriqués à l'aide de méthodes similaires à celles utilisées pour le verre conventionnel.
Les chercheurs ont découvert que l’ajout de petits composés contenant du sodium ou du lithium modifie à la fois la structure et les propriétés du matériau. Ces additifs réduisent la température à laquelle le verre ramollit et améliorent sa fluidité lorsqu'il est chauffé, simplifiant ainsi potentiellement la fabrication.
Les résultats établissent une nouvelle stratégie pour concevoir des lunettes MOF personnalisées pour les technologies avancées. Les utilisations possibles incluent la séparation des gaz, le stockage de produits chimiques et les revêtements spécialisés.
Réduire les températures de traitement
Le Dr Dominik Kubicki de l'Université de Birmingham a déclaré : "Le verre fait partie de la civilisation humaine depuis des millénaires. De l'ancienne Mésopotamie aux câbles à fibres optiques modernes, de petites quantités de modificateurs chimiques facilitent le traitement du verre et modifient ses propriétés fonctionnelles. "
"Cependant, les verres MOF ne se ramollissent qu'à des températures élevées - supérieures à 300 °C (572 °F) - proches de leur température de dégradation, ce qui rend la fabrication difficile et limite une utilisation plus large. Cette découverte ouvre de nouvelles possibilités pour les futurs matériaux hautes performances."
L'un des verres MOF les plus connus est le ZIF-62, un matériau poreux qui peut être fondu et refroidi en verre tout en préservant une partie de sa porosité interne. Cette caractéristique le rend prometteur pour la séparation des gaz, les membranes et la catalyse.
Le professeur Sebastian Henke de l'Université TU Dortmund a déclaré : « Notre approche s'inspire de la façon dont les verres silicatés conventionnels ont été modifiés : perturber la structure du réseau pour ajuster le comportement de fusion et les propriétés mécaniques.
"Notre étude montre que le même principe peut être transféré aux verres hybrides métallo-organiques. Cette avancée rapproche les verres MOF de la fabrication et des applications réelles dans la séparation des gaz, le stockage, la catalyse et au-delà."
Révéler la structure du verre
Pour comprendre comment les additifs sodiques modifient la structure interne du verre, les chercheurs ont utilisé des méthodes de caractérisation avancées.
Des scientifiques de l'Université de Birmingham, dirigés par les Drs. Dominik Kubicki et Benjamin Gallant ont mené des études au niveau atomique du matériau modifié. L’équipe a également réalisé des expériences de spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à l’état solide à haute température dans l’installation de RMN à l’état solide à haut champ du Royaume-Uni.
Ces expériences ont montré comment les ions sodium s'incorporent dans le réseau du verre et perturbent ses connexions.
Une autre équipe de Birmingham, dirigée par le professeur Andrew Morris et le Dr Mario Ongkiko, a utilisé une modélisation informatique pilotée par l'IA pour analyser les données complexes de RMN. Des simulations assistées par apprentissage automatique ont révélé comment le sodium interagit avec la structure du verre et ont confirmé les résultats expérimentaux.
Les résultats combinés ont montré que le sodium fait bien plus qu’occuper des espaces vides à l’intérieur du matériau. Il peut remplacer certains atomes de zinc, relâchant légèrement la structure et modifiant le comportement du matériau.
Les chercheurs affirment que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour améliorer la stabilité de ces verres, mieux prédire leurs propriétés et évaluer leurs performances dans les technologies pratiques.
Référence : « Lunettes à structure d'imidazolate zéolitique modifiées par des ions alcalins » par Pascal Kolodzeiski, Benjamin M. Gallant, Lennard Richter, Mario Antonio T. Ongkiko, Carlo Franke, Aleksander Kostka, Wen-Long Xue, Chinmoy Das, Jan-Benedikt Weiß, Elena Kolodzeiski, Thomas Kress, Gregor Kieslich, Tong Li, Andrew J. Morris, Dominik Kubicki et Sébastien Henke, le 4 mai 2026,Chimie naturelle.
DOI : 10.1038/s41557-026-02115-8
Ne manquez jamais une avancée :
Suivez-nous suretGoogle Actualités.
Une stratégie de fabrication de verre vieille de plusieurs siècles a aidé les chercheurs à découvrir de nouvelles façons de concevoir des verres MOF futuristes avec des applications prometteuses dans le stockage de gaz et les matériaux avancés.
Les scientifiques ont appliqué un concept chimique vieux de plusieurs siècles pour améliorer une nouvelle classe de verre fabriqué à partir de structures métallo-organiques (MOF), des matériaux construits à partir d’atomes métalliques liés par des molécules organiques. Ces verres peuvent piéger des gaz tels que le CO₂ et l’hydrogène et peuvent également absorber l’eau.
L'équipe de recherche internationale, qui comprenait des scientifiques de l'Université TU Dortmund et du, a publié ses conclusions dansChimie naturelle. L'étude montre que les verres MOF peuvent être ajustés et fabriqués à l'aide de méthodes similaires à celles utilisées pour le verre conventionnel.
Les chercheurs ont découvert que l’ajout de petits composés contenant du sodium ou du lithium modifie à la fois la structure et les propriétés du matériau. Ces additifs réduisent la température à laquelle le verre ramollit et améliorent sa fluidité lorsqu'il est chauffé, simplifiant ainsi potentiellement la fabrication.
Les résultats établissent une nouvelle stratégie pour concevoir des lunettes MOF personnalisées pour les technologies avancées. Les utilisations possibles incluent la séparation des gaz, le stockage de produits chimiques et les revêtements spécialisés.
Réduire les températures de traitement
Le Dr Dominik Kubicki de l'Université de Birmingham a déclaré : "Le verre fait partie de la civilisation humaine depuis des millénaires. De l'ancienne Mésopotamie aux câbles à fibres optiques modernes, de petites quantités de modificateurs chimiques facilitent le traitement du verre et modifient ses propriétés fonctionnelles. "
"Cependant, les verres MOF ne se ramollissent qu'à des températures élevées - supérieures à 300 °C (572 °F) - proches de leur température de dégradation, ce qui rend la fabrication difficile et limite une utilisation plus large. Cette découverte ouvre de nouvelles possibilités pour les futurs matériaux hautes performances."
L'un des verres MOF les plus connus est le ZIF-62, un matériau poreux qui peut être fondu et refroidi en verre tout en préservant une partie de sa porosité interne. Cette caractéristique le rend prometteur pour la séparation des gaz, les membranes et la catalyse.
Le professeur Sebastian Henke de l'Université TU Dortmund a déclaré : « Notre approche s'inspire de la façon dont les verres silicatés conventionnels ont été modifiés : perturber la structure du réseau pour ajuster le comportement de fusion et les propriétés mécaniques.
"Notre étude montre que le même principe peut être transféré aux verres hybrides métallo-organiques. Cette avancée rapproche les verres MOF de la fabrication et des applications réelles dans la séparation des gaz, le stockage, la catalyse et au-delà."
Révéler la structure du verre
Pour comprendre comment les additifs sodiques modifient la structure interne du verre, les chercheurs ont utilisé des méthodes de caractérisation avancées.
Des scientifiques de l'Université de Birmingham, dirigés par les Drs. Dominik Kubicki et Benjamin Gallant ont mené des études au niveau atomique du matériau modifié. L’équipe a également réalisé des expériences de spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à l’état solide à haute température dans l’installation de RMN à l’état solide à haut champ du Royaume-Uni.
Ces expériences ont montré comment les ions sodium s'incorporent dans le réseau du verre et perturbent ses connexions.
Une autre équipe de Birmingham, dirigée par le professeur Andrew Morris et le Dr Mario Ongkiko, a utilisé une modélisation informatique pilotée par l'IA pour analyser les données complexes de RMN. Des simulations assistées par apprentissage automatique ont révélé comment le sodium interagit avec la structure du verre et ont confirmé les résultats expérimentaux.
Les résultats combinés ont montré que le sodium fait bien plus qu’occuper des espaces vides à l’intérieur du matériau. Il peut remplacer certains atomes de zinc, relâchant légèrement la structure et modifiant le comportement du matériau.
Les chercheurs affirment que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour améliorer la stabilité de ces verres, mieux prédire leurs propriétés et évaluer leurs performances dans les technologies pratiques.
Référence : « Lunettes à structure d'imidazolate zéolitique modifiées par des ions alcalins » par Pascal Kolodzeiski, Benjamin M. Gallant, Lennard Richter, Mario Antonio T. Ongkiko, Carlo Franke, Aleksander Kostka, Wen-Long Xue, Chinmoy Das, Jan-Benedikt Weiß, Elena Kolodzeiski, Thomas Kress, Gregor Kieslich, Tong Li, Andrew J. Morris, Dominik Kubicki et Sébastien Henke, le 4 mai 2026,Chimie naturelle.
DOI : 10.1038/s41557-026-02115-8
Ne manquez jamais une avancée :
Suivez-nous suretGoogle Actualités.
