Des chercheurs qui se sont appuyés sur les travaux du projet GROWMOF (Modelling of MOF self-assembly, crystal growth and thin film formation), financé par l''UE, ont réussi à utiliser des simulations moléculaires pour mieux comprendre la structure de l''aluminosilicate de zéolithe.
Ces connaissances contribueront aux efforts visant à concevoir des versions synthétiques «hypothétiques» susceptibles d''offrir un éventail plus large d''applications de ces excellents catalyseurs dans le domaine de la science des matériaux, comblant ainsi un manque sur le marché.
La «fenêtre de flexibilité»
La zéolithe est un type de roche particulier capable d''emprisonner l''eau et qui est associé à 200 minéraux. Jusqu''à présent, l''aluminosilicate de zéolithe a fourni des catalyseurs utiles au secteur de la chimie qui ont permis de créer des produits très divers allant des dispositifs de traitement chimique aux litières pour chat.
Bien que la structure tétraédrique des zéolithes apporte une forme, une surface et une activité chimiques parfaites pour produire des catalyseurs efficaces, leur adoption industrielle est freinée par la diversité limitée des structures disponibles. De nombreuses recherches ont été consacrées à la production de millions de nouvelles versions hypothétiques potentiellement synthétisables, avec des résultats limités jusqu''à présent.
L''équipe, à l''origine d''un article paru dans
«Royal Society Publishing», a étudié la dite «fenêtre de flexibilité», grâce à laquelle la structure des zéolithes autorise un certain niveau de manipulation atomique tout en préservant la structure globale. De précédentes recherches avaient révélé que ce phénomène est observable dans presque toutes les zéolithes naturelles, à l''exception de la goosecreekite. Il est par ailleurs peu courant dans les structures hypothétiques créées par les scientifiques, suggérant que son existence ferait de cet hypothétique un bon candidat à la synthèse.
Confiants dans la possibilité de localiser des candidats plus prometteurs, les chercheurs ont adopté des techniques de simulation démontrant que l''utilisation de contraintes plus douces dans la manipulation des éléments des «barreaux» de la structure tétraédrique des zéolithes pourrait ouvrir la fenêtre de flexibilité autour des sites d''aluminium. Grâce à cette technique, l''équipe a même pu trouver des preuves d''une fenêtre de flexibilité dans la goosecreekite.
Faire progresser la science des matériaux
L''étude vient compléter les travaux de recherche récemment menés par l''équipe sur la souplesse et sur la teneur hors-structure en
faujasite. Elle s''appuie en outre sur ses travaux visant à étendre la méthodologie de logiciel de simulation géométrique utilisée pour mieux comprendre les structures organométalliques (MOF). Les structures organométalliques sont des structures tridimensionnelles à angles métalliques et liants moléculaires organiques. Comme elles autorisent un éventail quasi infini de combinaisons de matériaux, elles sont considérées comme l''une des avancées les plus prometteuses en science des matériaux. Parmi les applications évoquées par le projet GROWMOF figurent la séparation des gaz et l''administration des médicaments.
Le projet GROMOF a été créé en sachant que, pour pouvoir exploiter le potentiel des structures organométalliques, il serait nécessaire de parvenir à une meilleure prévisibilité de leur analyse, à une appréciation plus exacte des propriétés matérielles obtenues et à l''identification du parcours complet allant de l''assemblage moléculaire à la croissance du cristal et à la formation du film mince.
Dans cet objectif, cette étude récente démontre clairement la possibilité d''étendre la simulation géométrique des structures pour aller au-delà de sa mission initiale consistant à modéliser des systèmes de silice (SiO2). Les chercheurs sont confiants dans le fait que ces travaux pourraient transformer radicalement notre compréhension de la formation des structures organométalliques à différentes échelles, tout en offrant de nouvelles voies de recherche pour la synthèse ciblée des structures organométalliques.
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