Adsorption négative : vers le design de nouveaux matériaux

Résultats scientifiques Matériaux

Un matériau nanoporeux qui « expire en inspirant », libérant de ses pores les molécules de gaz lorsque la pression augmente ? Improbable ! Pourtant, ce phénomène contre-intuitif a été observé pour la première fois cette année (voir communiqué http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4495.htmdans le matériau poreux DUT-49 (Dresden University of Technology) par les chercheurs de l’Institut de recherche de chimie Paris (CNRS/Chimie Paris Tech/PSL Research University) et du Laboratoire de physique statistique, (CNRS / École normale supérieure/ PSL university). Mais manquait encore l’explication de ce processus inattendu. C’est chose faite et leurs travaux sont publiés dans Chem.

Grâce à des simulations moléculaires, les chercheurs visualisent désormais la dynamique de chacun des atomes du matériau au cours de la transition structurale induite par l’adsorption de gaz. Les équipes ont montré qu’un “pliage” concerté des molécules formant la charpente du matériau DUT-49 était à l’origine de la libération des molécules gazeuses contenues dans les pores. La charpente du matériau se comporte exactement comme une barre d’acier qui plierait sous le poids d’une charge : tout d’abord, elle résiste à la pression, mais au-delà d’une pression critique, les molécules se replient sur elles-mêmes entrainant ainsi la libération du gaz qu’elles ont adsorbé. Les simulations moléculaires montrent également que la pression exercée sur la charpente, à l’échelle microscopique, est due l’adsorption des molécules de gaz au sein des pores du matériau.

Cette compréhension du mécanisme de l’adsorption négative élargit le champ des possibles pour le design de nouveaux matériaux présentant cette propriété inattendue.

 

 

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Référence

Jack D. Evans, Lydéric Bocquet & François-Xavier Coudert
Origins of Negative Gas Adsorption

Chem. 8 décembre 2016

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2016.11.004

Contact

Sophie Félix
Chargée de communication
Stéphanie Younès
Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS
Christophe Cartier dit Moulin
Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC