DS03 - Stimuler le renouveau industriel

Etude fondamentale du comportement anormal d'un Matériau Flexible Nanoporeux sous l’effet de l’Adsorption – FUN

Dans une première étape, un nombre limité de MOFs flexibles a été synthétisé pour le développement et la validation du concept d’adsorption négative de gaz par des matériaux poreux. Ces matériaux ont été caractérisés finement par diffraction des rayons X in situ, porosimétrie mercure, RMN Xe, microcalorimétrie et simulations numériques (Monte Carlo, Dynamique moléculaire, modèles thermodynamiques). Le comportement d’adsorption d’une série de MOFs flexibles iso-réticulaires a été ensuite étudié de façon systématique dans différentes conditions opératoires (adsorption, température, pression mécanique) afin de comprendre les mécanismes microscopiques qui gouvernent la contraction structurale de ces MOFs sous l’effet des stimuli. Cette connaissance a permis ensuite d’imaginer de nouveaux MOFs aux performances accrues en terme d’amplification de pression.

Le projet a permis d’atteindre une compréhension unique de la dynamique de ces matériaux poreux sous l’effet de l’adsorption à l’échelle microscopique à l’origine du phénomène spectaculaire d’adsorption négative. Une étude systématique de la variation de la longueur et de la fonctionnalisation du ligand organique a permis de moduler les propriétés élastiques de ces MOFs et de proposer de nouveaux MOFs à la carte avec des performances exceptionnelles en terme d’amplification de pression.

Les conclusions de ce projet fondamental vont permettre nous l’espérons dans un future proche d’intégrer ces matériaux por

L’ensemble de ces travaux a donné lieu à des publications dans les journaux les plus reconnus dans le domaine de la chimie et de la science des matériaux (Nature Commun., Chem. Mater. Chem. Sci.) ainsi que des présentations invitées dans de nombreuses conférences internationales.

Résumé de soumission

De nombreux matériaux hybrides poreux (MOFs) se singularisent par leur respiration spectaculaire sous l’effet de différents stimuli. Récemment, l’un d’entre eux (DUT-49, pour Dresden University of Technology) présente un comportement totalement contre-intuitif« d'adsorption négative ». Cette observation ouvre un grand champ d'étude dans la compréhension des matériaux aux propriétés « anormales » et permet d'envisager des applications innovantes dans les domaines de la micro-mécanique et de la séparation. L’objectif de ce projet, couplant des approches expérimentales et théoriques, est de comprendre ce phénomène à l’échelle microscopique et au-delà de moduler ce comportement anormal en contrôlant les caractéristiques physicochimiques du DUT-49. Trois groupes aux expertises complémentaires sont associés : DUT (synthèse et caractérisation structurale des MOFs), MADIREL Marseille (adsorption) et ICGM, Montpellier (Caractérisation expérimentale et théorique de la flexibilité).

Coordination du projet

SABINE DEVAUTOUR-VINOT (Institut Charles Gerhardt Montpellier)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ICGM Institut Charles Gerhardt Montpellier
CNRS DR12_MADIREL Centre national de la recherche scientifique, Délégation Provence et Corse_MADIREL
TUD Anorganische Chemie Technische Universitat Dresden

Aide de l'ANR 316 440 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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