Dans un geste qui ferait hocher la tête avec approbation à un souffleur de verre mésopotamien (s'il savait ce qu'est la capture du carbone), des scientifiques ont appliqué une astuce chimique utilisée depuis des millénaires sur le verre ordinaire à un matériau de l'ère spatiale appelé verre à structure métallo-organique (MOF). Imaginez le verre MOF comme l'enfant de l'amour entre des atomes métalliques et des molécules organiques - une éponge poreuse et high-tech qui excelle à piéger des gaz comme le dioxyde de carbone et l'hydrogène, et même à soutirer l'eau de l'air.

L'équipe internationale, comprenant des cerveaux de l'Université technique de Dortmund et de l'Université de Birmingham, a publié ses résultats dans Nature Chemistry le 4 mai. Ils ont découvert qu'en ajoutant de minuscules composés chimiques contenant du sodium ou du lithium - semblable à la façon dont les artisans anciens ajustaient leurs recettes de verre - ils pouvaient abaisser la température à laquelle le verre MOF se ramollit et le faire couler plus facilement lorsqu'il est chauffé. Cela pourrait transformer un cauchemar de fabrication en un rêve gérable.

Le Dr Dominik Kubicki de l'Université de Birmingham l'a dit élégamment : "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." Le problème avec les verres MOF ? Ils ne se ramollissent qu'à des températures élevées - au-dessus de 300 °C - ce qui est inconfortablement proche du point où ils commencent à se dégrader. Cette nouvelle découverte ouvre des possibilités pour de futurs matériaux haute performance sans la fonte.

L'un des verres MOF vedettes, le ZIF-62, est une merveille poreuse qui peut être fondue et refroidie en verre tout en conservant ses pores internes - pensez à un fromage suisse pour molécules. Le professeur Sebastian Henke de l'Université technique de Dortmund a expliqué que leur approche est directement inspirée de la façon dont les verres de silicate conventionnels sont modifiés : "perturber la structure du réseau pour ajuster le comportement de fusion et les propriétés mécaniques."

Pour comprendre comment le sodium faisait son travail, les chercheurs de l'Université de Birmingham (dirigés par les Drs Dominik Kubicki et Benjamin Gallant) ont utilisé des études au niveau atomique et la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à l'état solide à haute température au UK High-Field Solid-State NMR Facility. Pendant ce temps, une autre équipe de Birmingham - dirigée par le professeur Andrew Morris et le Dr Mario Ongkiko - a déployé une modélisation computationnelle assistée par IA pour donner un sens aux données RMN complexes. Les simulations assistées par apprentissage automatique ont confirmé que le sodium ne traîne pas simplement dans les espaces vides du matériau ; il remplace en fait certains atomes de zinc, desserrant la structure du verre et modifiant ses propriétés.

Maintenant que les scientifiques ont craqué le code pour ajuster ces matériaux, ils reconnaissent que davantage de travail est nécessaire pour améliorer la stabilité, prédire le comportement et tester les performances dans des technologies réelles. Mais pour l'instant, c'est un verre à moitié plein - de CO2, d'hydrogène et d'espoir.

L'étude a impliqué des chercheurs de l'Université technique de Dortmund, de l'Université de Birmingham, de l'Université de la Ruhr à Bochum, de l'SRM University-AP, de l'Université technique de Munich et de l'Université de Cambridge. Matériel fourni par l'Université de Birmingham. (Le contenu a peut-être été édité pour le style et la longueur, car même la science a besoin d'une coupe.)