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Des molécules artificielles pourraient un jour former l’unité d’information d’un nouveau type d’ordinateur ou être à la base de substances programmables. L’information serait codée dans l’agencement spatial des atomes – comme la séquence des paires de bases détermine le contenu en information de l’ADN, ou les séquences de zéros et de uns forment la mémoire des ordinateurs.

Des MOFs programmables

Les chercheurs de l’université de Californie, Berkeley, et de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) ont fait un pas vers cette idée. Ils ont montré que la tomographie à sonde atomique peut être utilisée pour lire un arrangement spatial complexe d’ions métalliques dans des cadres métallo-organiques multivariés.
Les cadres métallo-organiques (MOFs) sont des réseaux cristallins poreux de nœuds multi-métalliques reliés entre eux par des unités organiques pour former une structure bien définie. Pour coder des informations à l’aide d’une séquence de métaux, il est essentiel de pouvoir d’abord lire la disposition des métaux. Cependant, la lecture de l’arrangement est extrêmement difficile. Récemment, l’intérêt pour la caractérisation des séquences de métaux s’est accru en raison des nombreuses informations que de telles structures seraient en mesure d’offrir.
Fondamentalement, il n’existait pas de méthode pour lire la séquence de métal dans les MOFs. Dans l’étude actuelle, l’équipe de recherche a réussi à le faire en utilisant la tomographie à sonde atomique (APT). Les chercheurs ont choisi le MOF-74, fabriqué par le groupe Yaghi en 2005, comme objet d’intérêt. Ils ont conçu les MOFs avec des combinaisons mixtes de cobalt, de cadmium, de plomb et de manganèse, puis ont décrypté leur structure spatiale à l’aide de l’APT.

Aussi sophistiquée que la biologie

À l’avenir, les MOFs pourraient constituer la base de molécules chimiques programmables : par exemple, une MOF pourrait être programmée pour introduire un ingrédient pharmaceutique actif dans le corps afin de cibler les cellules infectées, puis pour décomposer l’ingrédient actif en substances inoffensives une fois qu’il n’est plus nécessaire. Ou encore, les MOFs pourraient être programmés pour libérer différents médicaments à différents moments.
« C’est très puissant, car vous codez en gros le comportement des molécules qui quittent les pores », a déclaré M. Yaghi. Ils pourraient également être utilisés pour capturer le CO2 et, en même temps, le convertir en une matière première utile pour l’industrie chimique.
« À long terme, de telles structures avec des séquences atomiques programmées peuvent complètement changer notre façon de penser à la synthèse des matériaux », écrivent les auteurs. « Le monde synthétique pourrait atteindre un tout nouveau niveau de précision et de sophistication qui était jusqu’à présent réservé à la biologie ».
Cette recherche a été publiée dans Science.
Source : University of California – Berkeley
Crédit photo : Pexels

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