Des cristaux très soudés

Une équipe de chercheurs du Laboratoire de Chimie de la Matière Complexes (CNRS/Université de Strasbourg) offre un nouvel outil dans la conception de matériaux intelligents. Utilisant la méthode de « tectonique moléculaire », ces chercheurs ont conçu une soudure de cristaux. Leurs résultats ont été publié dans le Journal of American Chemistry Society.

La méthode de « tectonique moléculaire » est fondée sur l’auto-assemblage moléculaire mettant en place des processus répétitifs de reconnaissance moléculaire entre briques de base, que l’on appelle tectons, permettant la création d’édifices supramoléculaires, des réseaux moléculaires. Un cristal est le résultat de ce type d’auto-assemblage, ainsi, en maitrisant cette méthode, les chercheurs souhaitent prévoir et contrôler l’assemblage de plusieurs cristaux. Ils ont ainsi fabriqué des cristaux de type cœur-coquille.

D’après le CNRS, les chercheurs strasbourgeois ont développé une stratégie fondée sur la croissance épitaxiale en trois dimensions pour souder en solution, dans des conditions douces (25 °C), des cristaux moléculaires en réseaux de cristaux. Ils ont d’abord synthétisé des cristaux iso-structuraux accepteurs de liaisons hydrogène (Fig. 1). Ils ont ensuite utilisé ces cristaux iso-structuraux non seulement pour confectionner des cristaux de type cœur-coquille (Fig. 1b et Fig. 2a), mais également pour les souder en monocristaux multi-domaines par croissance épitaxiale en solution (Fig. 2b et Fig. 3).

Cette nouvelle stratégie pour la conception et la fabrication de matériaux tel que ceux-ci est permise grâce à la soudure des cristaux en réseaux macroscopiques par ces processus d’auto-assemblage (Fig. 3). Ces recherches représentent un premier pas vers une conception de systèmes moléculaires complexes hiérarchisés. Ces travaux ont été soutenus par le Labex « Chimie des systèmes complexes », la Fondation pour la Recherche en Chimie et le CNRS.

Figure 1 : tectons di-cationiques et tétra-anioniques utilisés pour la création des réseaux moléculaires (a) photos des cristaux de différentes couleurs résultant de la nature du métal et (b) les cristaux cœur-coquille obtenus par croissance épitaxiale 3D en solution et à 25 °C. © M. W. Hosseini

Figure 2 : représentation schématique de la formation de cristaux de type coeur-coquille (a) et soudure de nature homo et hétéro de cristaux (b) en entités monocristallines par croissance épitaxiale 3D en solution et en conditions douces (25 °C). © M. W. Hosseini

Références

Cyril R. R. Adolf, Sylvie Ferlay, Nathalie Kyritsakas & Mir Wais Hosseini
Welding Molecular Crystals
JACS. 2015, 137, 15390−15393.
DOI: 10.1021/jacs.5b10586