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La chimie, science de l’extrême !

Actualités des chimistes , Actualités scientifiques , Science pour tous - 13 juillet 2016

On connait bien en France les « MOF » (« Metal Organic Framework ») grâce à une brillante équipe de chercheurs de Versailles (Laboratoire Lavoisier) qui sont les leaders mondiaux dans la préparation de ces structures hybrides organiques-minéraux. Gérard Férey, ancien vice-président de la Société Chimique de France, a publié de nombreuses et superbes structures de ce type [1].

Ce qui caractérise les différentes familles de ces composés, ce sont les cavités qui permettent d’accueillir diverses molécules comme le CO2, l’hydrogène, des agents thérapeutiques. Les applications sont nombreuses, comme l’incarcération des gaz à effet de serre, les véhicules à hydrogène, la pharmacologie, car ces MOF sont très poreux et se comportent comme de vraies éponges.

Les nanocristaux ont des surfaces spécifiques très grandes ; un gramme a autant de surface qu’un terrain de football. Les chercheurs de Versailles ont multiplié les modes de synthèse, en solution, en température, en solvants, sous pression, et ont obtenu des dizaines de nouveaux MOF. Mais ce qu’ils n’avaient peut-être pas imaginé, c’est le « fun » des jeunes collègues australiens de l’Université de Melbourne et du Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) sous la direction du professeur Joseph Richardson, considérant leur préparation comme un sport extrême. Ils étudient en effet le mécanisme de formation des microcristaux en fonction de la gravité. Pour générer une forte gravité, c’est relativement simple en utilisant la centrifugation à grande vitesse.

Mais pour avoir une faible gravité sur Terre, c’est plus difficile, à moins d’avoir recours à la station orbitale internationale, expérience qui manifestement n’entrait pas dans le budget du laboratoire. Pleins d’imagination, les jeunes thésards ont pensé à la chute libre et ont lancé leurs tubes réactants depuis la terrasse d’un immeuble de dix étages avec leurs smartphones munis d’accéléromètres, le tout bien emballé dans une mousse de polymère. Ils ont vite constaté que 2 à 3 secondes de faible gravité étaient insuffisantes. C’est pourquoi un doctorant, Mathieu Bjornmalm, avec le docteur Fabio Lisi et un autre doctorant, Matthew Faria, qui avait déjà pratiqué le parachutisme, se sont portés volontaires pour pratiquer la chute libre depuis un avion à 14 000 pieds en serrant dans leurs mains les tubes de réaction.

Ils se sont donc lancés dans le vide, accompagnés d’un moniteur, en tenant des seringues en plastique leur permettant d’amorcer la réaction avant le saut. Une bonne partie des seringues est arrivée au sol sans casse ; un quatrième doctorant les récupérait et « gelait » la réaction.

Les résultats, après caractérisation et étude au MEB, montrent qu’une faible gravité donne des cristaux plus grands que ceux réalisés normalement au sol au labo [2].

Qui a dit que la chimie n’était pas un sport extrême ?

Jean-Claude Bernier


[1Férey G., Les nouveaux solides poreux ou le miracle des trous, L’Act. Chim., 2007, 304, p. I.

[2Richardson J. et al., Controlling the growth of Metal Organic Framework using different gravitational-forces, EurJiC, 4 juillet 2016, DOI : 10.1002/ejic.201600338.