Un matériau de pointe fabriqué grâce à la lumière

Les MOF, ou Metal-Organic Frameworks (réseaux métallo-organiques en français), sont une famille de matériaux nanostructurés composés d’ions métalliques reliés entre eux par des molécules organiques à base de carbone. Ces structures forment un réseau poreux, semblable à une éponge solide, qui leur confère des propriétés exceptionnelles. Par exemple, les MOF peuvent absorber des gaz comme le CO₂, extraire l’eau présente dans l’air ambiant ou encore servir de catalyseur pour dégrader des polluants. Leur polyvalence les rend très prometteurs dans des domaines comme l’environnement, l’énergie ou la santé. En 2025, leur importance a été reconnue par l’attribution du prix Nobel de chimie à leurs inventeurs. Cependant, leur fabrication traditionnelle nécessite des températures élevées, pouvant atteindre 200 °C, et des durées prolongées, allant de plusieurs heures à plusieurs jours, ce qui limite leur accessibilité et augmente leur coût énergétique.

La synthèse des MOF repose actuellement sur un processus énergivore : des températures élevées, jusqu’à 200 °C, maintenues pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours. Cette méthode, bien qu’efficace, pose un problème majeur en termes de consommation d’énergie et de temps. Dongling Ma, professeure à l’Institut national de recherche scientifique (INRS) et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en nanocomposites fonctionnels, souligne que cette approche limite l’utilisation des MOF à grande échelle. En effet, les coûts énergétiques et les délais de production rendent ces matériaux moins accessibles pour des applications industrielles ou grand public. C’est dans ce contexte que l’équipe québécoise dirigée par Dongling Ma a cherché à révolutionner leur fabrication.

Pour contourner les limites des méthodes traditionnelles, Dongling Ma et ses collègues ont mis au point une technique innovante pour synthétiser un MOF à température ambiante. Au lieu d’utiliser la chaleur, ils ont recours à des photons, c’est-à-dire à de la lumière, pour déclencher la réaction chimique nécessaire à la formation du matériau. Cette approche permet de réduire considérablement la consommation d’énergie et le temps de production : la synthèse s’effectue en seulement quatre heures, contre plusieurs jours auparavant. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Nature Communications. Cette avancée ouvre la voie à une production plus durable et plus rapide des MOF, tout en maintenant leurs propriétés exceptionnelles.

Les MOF, grâce à leur structure poreuse, offrent des applications variées et prometteuses. Ils peuvent notamment servir à capturer le CO₂, un gaz à effet de serre responsable du réchauffement climatique, ce qui en fait un outil potentiel pour lutter contre le changement climatique. Ils sont également capables d’absorber l’eau présente dans l’air ambiant, une propriété utile dans des régions où l’accès à l’eau potable est limité. Enfin, les MOF peuvent agir comme catalyseurs pour dégrader des polluants, contribuant ainsi à la dépollution des sols ou de l’eau. Leur polyvalence et leur efficacité en font des matériaux de choix pour des solutions environnementales et industrielles. La nouvelle méthode de synthèse par la lumière pourrait accélérer leur adoption dans ces domaines.