Le Prix Nobel de Chimie 2025 a été célébré en Suède le 9 octobre dernier

Richard Robson, Susumu Kitagawa et Omar Yaghi ont reçu 11 millions de couronnes suédoises pour leurs nouvelles découvertes dans le domaine des structures métallo-organiques (MOFs).

Les MOFs (metal-organic frameworks) sont d’immenses constructions moléculaires reliant des ions métalliques à des molécules organiques. Le résultat est une structure tridimensionnelle pleine d’espaces vides. Elles sont similaires à la structure du diamant, mais contrairement à ce dernier, solide et dense, les MOFs agissent comme des éponges, capables d’absorber et de stocker différentes substances telles que les gaz.

Tout a commencé en 1989, lorsque Richard Robson, à travers une expérience, a construit la première structure métallo-organique capable de retenir des gaz. Derrière cette idée se trouvait une pensée simple : les molécules peuvent naturellement s’assembler en raison de leurs propriétés chimiques.

Dans son expérience, il a utilisé :

• Des ions de cuivre (Cu⁺), portant une charge positive
• Et un composé avec quatre groupes nitrile (-CN), chacun portant une légère charge négative.

Comme il l’avait prévu, ces molécules se sont naturellement attirées les unes les autres, créant la première structure 3D avec un espace interne. Bien qu’il ait fait une grande découverte, la structure était instable et pouvait facilement se briser.

Kitagawa releva le défi d’améliorer cette structure.

Pour ce faire, il utilisa :

• Des métaux plus résistants comme le Ni, le Zn et le Co.
• Et de meilleurs groupes de liaison que le nitrile, tels que la 4,4’-bipyridine.

Grâce à cette combinaison, il obtint des liaisons plus fortes et une structure 3D plus stable.

Yaghi poursuivit leurs travaux et, en 1999, créa un nouveau matériau : le MOF-5.

MOF-5 s’est révélé être une structure incroyablement stable, dotée d’une énorme surface interne. Quelques grammes suffisaient pour remplir un espace équivalent à un terrain de football. Cela fut révolutionnaire, car cela signifiait qu’il pouvait absorber de grandes quantités de gaz, bien plus que les zéolithes, qui étaient jusqu’alors les matériaux standards pour le stockage des gaz.

Il a personnalisé et créé 16 variantes de MOF-5, démontrant que les MOFs peuvent être conçus pour un objectif spécifique plutôt qu’assemblés au hasard.

Actuellement, les MOFs constituent un sujet de recherche majeur. Quelques exemples dans ce domaine incluent :

• La combinaison liquide ionique (IL)/MOF, qui a démontré de meilleures performances pour le stockage des gaz que les MOFs purs.

Avec les émissions de dioxyde de carbone (CO₂) ayant un impact négatif significatif sur le changement climatique, les scientifiques travaillent activement à trouver des moyens de capturer l’excès de carbone libéré dans l’atmosphère, principalement issu des activités industrielles.

Les simulations moléculaires de MOFs incorporant d’autres substances fonctionnelles, telles que les ILs, ont montré une meilleure adsorption du CO₂.

Les ILs offrent l’avantage d’être sélectifs dans l’attraction de molécules spécifiques. Par exemple, le [BMIM][SCN], un liquide ionique combiné à un MOF à base de zinc, IRMOF-1, s’est révélé le plus efficace pour la capture du CO₂.

• Avec l’augmentation de l’utilisation des véhicules électriques, des batteries à grande capacité sont nécessaires. Pour cette raison, les scientifiques étudient la mise en œuvre de la combinaison polymère/MOF dans des applications réelles.

Cette hybridation a montré des améliorations dans les performances et la capacité énergétique des batteries et supercondensateurs. Bien que les MOFs aient un espace interne exceptionnel, ils sont intrinsèquement de mauvais conducteurs électriques. En les combinant avec des polymères conducteurs, les chercheurs ont observé un transport ionique et une stabilité accrus.  

Parmi les combinaisons les plus prometteuses figurent PEO/UiO-66 et PVDF-HFP/ZIF-8, qui ont montré un potentiel significatif dans des études récentes.

Chez CymitQuimica, nous proposons plusieurs familles de produits liés aux recherches reconnues par le Prix Nobel de Chimie 2025, telles que les liquides ioniques, les polymères et les structures métallo-organiques (MOFs), tous disponibles pour la recherche et le développement scientifique.

Pour toute demande, contactez-nous à l’adresse support@cymitquimica.com et nous serons ravis de vous aider.