Créer des matériaux verts grâce à la lumière : une avancée qui pourrait transformer l’énergie propre

Une avancée québécoise qui place l’INRS parmi les leaders mondiaux des matériaux avancés.

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Les réseaux métallo‑organiques — mieux connus sous le nom de MOFs (metal-organic frameworks) — figurent parmi les matériaux les plus étudiés pour relever les grands défis environnementaux. Leur structure ultra-poreuse, à la fois légère et extrêmement organisée, leur permet de capturer le CO₂, de purifier l’air ou l’eau, de faciliter certaines réactions chimiques ou même de contribuer à la production d’hydrogène. Pas étonnant que le Prix Nobel de chimie 2025 les ait propulsés sur le devant de la scène : ces matériaux jouent désormais un rôle clé dans l’essor de technologies plus durables.

Malgré leur potentiel, les MOFs demeurent difficiles à produire. Les méthodes traditionnelles exigent de fortes températures, allant parfois jusqu’à 200 °C, et des réactions longues, gourmandes en énergie. Ces conditions extrêmes peuvent altérer la structure du matériau et limiter ses performances.

C’est précisément ce que la professeure Dongling Ma, experte en nanomatériaux à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en nanocomposites fonctionnels avancés est parvenue à contourner. En collaboration avec des collègues de l’Université McGill, elle a mis au point une nouvelle méthode qui simplifie et améliore la fabrication de ces matériaux.

« Notre méthode montre qu’on peut utiliser la lumière pour guider la formation des MOFs de manière douce et précise. Cette stratégie ouvre une nouvelle voie pour concevoir des matériaux avancés avec beaucoup moins d’énergie et dans une approche plus respectueuse de l’environnement. »

Dongling Ma, professeure à l’INRS

Fabriquer des MOFs à température ambiante, grâce à la lumière

Dans une étude publiée dans Nature Communications, l’équipe de la professeure Ma basée au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS, a démontré qu’il était possible de fabriquer des MOFs à seulement 15 °C, en quatre heures, en utilisant simplement la lumière comme source d’énergie.

Cette approche modifie profondément la manière dont les matériaux se construisent. Au lieu de recourir à la chaleur, la lumière agit comme un « guide » qui permet une organisation beaucoup plus fine des composants. Le matériau se forme de manière contrôlée, adopte une morphologie bidimensionnelle originale et préserve des éléments qui, autrement, seraient dégradés par les procédés classiques. Le résultat : on obtient un MOF plus stable, mieux structuré et de meilleure qualité.

Des matériaux plus performants pour les technologies de demain

Le matériau mis au point, nommé phoPPF‑3, ne se distingue pas seulement par sa qualité de fabrication : il affiche aussi des performances supérieures. Il accélère plus efficacement certaines réactions chimiques utilisées en industrie et démontre une capacité améliorée à produire de l’hydrogène lorsqu’il est exposé à la lumière. Dans certains cas, sa performance est 50 % plus élevée que celle des MOFs produits selon les méthodes traditionnelles.

« Les MOFs jouent déjà un rôle clé dans la transition énergétique. En rendant leur fabrication plus durable et mieux contrôlée, on accélère l’arrivée de technologies plus performantes et accessibles pour la société. »

Yong Wang, doctorant à l’INRS au programme de sciences de l’énergie et des matériaux dans le laboratoire de Dongling Ma au moment où l’étude a été réalisée.

En réduisant drastiquement l’énergie nécessaire à la fabrication des MOFs, cette nouvelle méthode pourrait faciliter leur production à plus grande échelle. Cela ouvre la porte à des applications essentielles comme le captage du CO₂, la purification de l’air et de l’eau, l’amélioration de procédés industriels ou encore la conversion et le stockage de l’énergie solaire.

À propos de l’étude

Wang, Y., Guan, J., Kumar, K. et al. Room temperature photochemical synthesis of metal–organic frameworks for enhanced photocatalysis. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70927-w

Ces travaux ont été rendus possibles grâce au soutien financier du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), du programme des Chaires de recherche du Canada, du Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT) ainsi que de la National Natural Science Foundation of China.