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Des min茅raux de 厂颈产茅谤颈别 ont la m锚me structure que certaines mati猫res synth茅tiques

Les r茅seaux m茅tallo-organiques, ou metal-organic frameworks (MOF), figurent parmi les nouvelles mati猫res solides poreuses les plus pris茅es. Ces mati猫res synth茅tiques ont fait leur apparition dans les ann茅es聽1990. Depuis, des chercheurs de partout dans le monde 茅tudient leur utilisation comme 茅ponges mol茅culaires pour divers usages, dont le stockage de l鈥檋ydrog猫ne et le pi茅geage du carbone, ou encore les syst猫mes 辫丑辞迟辞惫辞濒迟补茂辩耻别s.

Mais voil脿 que des scientifiques canadiens et russes ont d茅couvert que les MOF 茅taient 茅galement pr茅sents dans la nature. Certes, on ne les a trouv茅s jusqu鈥櫭� maintenant que sous forme de min茅raux rares, dans des mines de charbon de la 厂颈产茅谤颈别, mais la d茅couverte n鈥檈n demeure pas moins 茅tonnante.

Publi茅e dans le journal Science Advances, cette d茅couverte 芦聽change compl猫tement notre perception de ces mati猫res tr猫s recherch茅es, consid茅r茅es comme purement artificielles et con莽ues sur mesure聽禄, indique Tomislav聽Fri拧膷i膰, auteur principal et professeur agr茅g茅 de chimie 脿 l鈥橴niversit茅 海角社区. 芦聽Maintenant, nous pouvons esp茅rer trouver d鈥檃utres MOF, en quantit茅 plus abondante.聽禄

Cette d茅couverte est l鈥檃boutissement d鈥檜ne longue qu锚te amorc茅e il y a six聽ans. Dans une revue canadienne de min茅ralogie, le P^r聽Fri拧膷i膰 茅tait alors tomb茅 sur un article faisant mention de deux min茅raux, soit le 芦聽stepanovite聽禄 et le 芦聽zhemchuzhnikovite聽禄. La structure cristalline de ces min茅raux, d茅couverts en Russie entre les ann茅es聽1940 et 1960, n鈥檃vait pas 茅t茅 enti猫rement caract茅ris茅e. Cependant, les min茅ralogistes russes de l鈥櫭﹑oque avaient analys茅 leur composition chimique et les param猫tres fondamentaux de leur structure 脿 l鈥檃ide d鈥檜ne technique appel茅e diffraction de rayons聽X sur poudres. Selon le P^r聽Fri拧膷i膰, ces param猫tres donnaient 脿 penser que la structure des min茅raux pouvait s鈥檃pparenter 脿 celle d鈥檜n MOF synth茅tique.

Il n鈥檈n fallait pas plus pour piquer sa curiosit茅. Le P^r聽Fri拧膷i膰 s鈥檈st donc mis en qu锚te d鈥櫭ヽhantillons de ces min茅raux rares, sollicitant experts, mus茅es et fournisseurs en Russie et ailleurs dans le monde. Apr猫s l鈥櫭ヽhec d鈥檜ne piste prometteuse aupr猫s d鈥檜n mus茅e minier de Saint-P茅tersbourg, Igor Huski膰, 茅tudiant aux cycles sup茅rieurs membre de l鈥櫭﹒uipe du professeur, s鈥檈st employ茅 脿 synth茅tiser des analogues de ces min茅raux en laboratoire. L鈥檈xp茅rience s鈥檈st r茅v茅l茅e concluante. L鈥檃n dernier, cependant, une importante revue a refus茅 de publier le r茅sultat de ces travaux, notamment parce que la description initiale des min茅raux avait paru dans une revue de min茅ralogie russe plut么t obscure.

Puis le vent a tourn茅. En effet, un coll猫gue cristallographe du Venezuela a mis les chimistes de 海角社区 en relation avec deux 茅minents min茅ralogistes russes聽: les professeurs Sergey聽Krivovichev, de l鈥橴niversit茅 d鈥櫭塼at de Saint-P茅tersbourg, et Igor聽Pekov, de l鈥橴niversit茅 d鈥櫭塼at Lomonosov de Moscou.

Les P^rs聽Krivovichev et Pekov ont r茅ussi 脿 obtenir les 茅chantillons originaux des deux min茅raux rares, trouv茅s des dizaines d鈥檃nn茅es auparavant dans une mine de charbon enfouie profond茅ment sous le perg茅lisol sib茅rien. Les experts russes ont 茅galement pu pr茅ciser la structure cristalline des min茅raux. Leurs conclusions sont venues confirmer les premiers r茅sultats de la synth猫se en laboratoire des chercheurs de 海角社区.

Le 芦聽stepanovite聽禄 et le 芦聽zhemchuzhnikovite聽禄 pr茅sentent la m锚me structure complexe, en nid d鈥檃beille, que celle des MOF, qui se caract茅rise sur le plan mol茅culaire par de grandes cavit茅s. Cependant, ces deux min茅raux ne correspondent pas aux vari茅t茅s de MOF les plus pris茅es, soit celles qu鈥檕n utilise dans les voitures 脿 hydrog猫ne ou pour capter les r茅sidus de dioxyde de carbone.

Le P^r聽Fri拧膷i膰 et ses collaborateurs ont donc 茅largi leur sph猫re de recherche et tentent maintenant de d茅terminer s鈥檌l existe d鈥檃utres min茅raux, plus abondants, dot茅s d鈥檜ne structure poreuse se pr锚tant bien 脿 des utilisations telles que le stockage de l鈥檋ydrog猫ne, voire l鈥檃dministration de m茅dicaments.

Quoi qu鈥檌l en soit, la d茅couverte de structures de type MOF dans ces deux min茅raux rares entra卯ne en soi un 芦聽changement de paradigme聽禄, estime le P^r聽Fri拧膷i膰. Le chercheur ajoute que si les scientifiques avaient 茅t茅 en mesure de caract茅riser ces structures dans les ann茅es聽1960, la mise au point de mat茅riaux MOF 芦聽aurait pu 锚tre devanc茅e de 30聽ans.聽禄

Ces travaux ont 茅t茅 financ茅s par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en g茅nie du Canada, le Fonds de recherche du Qu茅bec 鈥� Nature et technologies et l鈥橴niversit茅 d鈥櫭塼at de Saint-P茅tersbourg.

L鈥檃rticle 芦聽Minerals with metal-organic framework structures聽禄, par Igor聽Huski膰, Igor聽V.聽Pekov, Sergey聽V.聽Krivovichev et Tomislav聽Fri拧膷i膰, a 茅t茅 publi茅 le 5聽ao没t聽2016 dans Science Advances. DOI聽: 10.1126/sciadv.1600621

Cr茅dits photo:聽

• Haut:聽Igor Huski膰, Fri拧膷i膰 Research Group, 海角社区
• Droite: Igor Huski膰, Fri拧膷i膰 Research Group, 海角社区
• Gauche:聽Luzia Germann, Dinnebier Research Group, MPI Stuttgart and Igor Huski膰, Fri拧膷i膰 Research Group, 海角社区