16:24 2023-10-02 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Arhitectura antică inspiră un nou mod de a lucra cu cadre metal-organice

_ Arhitectura antică inspiră un nou mod pentru a lucra cu cadre metal-organice

O tehnică veche de secole de construire a ferestrelor arcuite din piatră a inspirat o nouă modalitate de a forma ferestre la scară nanometrică adaptate în materiale funcționale poroase numite cadre metal-organice (MOF).

Metoda folosește o versiune moleculară a unui șablon arhitectural „cofraj de centrare” care formează arc pentru a direcționa formarea MOF-urilor cu ferestre cu pori de formă și dimensiune predeterminate. Noile MOF concepute și realizate în acest fel variază de la materiale cu ferestre înguste, cu potențial de separare a gazelor, până la structuri cu ferestre mai mari, cu potențiale aplicații medicale, datorită capacității lor excelente de absorbție a oxigenului.

„Unul dintre cele mai provocatoare obiective. în proiectarea noii structuri este controlul precis al formării structurii”, spune Aleksandr Sapianik, un postdoc în grupul lui Mohamed Eddaoudi, care a condus cercetarea. Pentru chimia reticulară – asamblarea blocurilor moleculare în materiale cristaline poroase, cum ar fi MOF – conceptul de cofraj de centrare ar putea oferi acel control precis, a realizat echipa.

Punctul de pornire al cercetării a fost un zeolit ​​asemănător MOF (ZMOF), care prezintă de obicei ferestre pentagonale încadrate de blocuri de construcție numite supertetraedre (ST). „Scopul nostru a fost să controlăm aranjamentul ST pentru a trece de la această topologie bine-cunoscută la una care nu a fost raportată înainte cu aceste blocuri de construcție”, spune Sapianik.

Echipa a dezvoltat agenți de direcție a structurii de centrare (cSDA) pentru a controla Alinierea ST și formarea ferestrelor ZMOF de noi forme și dimensiuni. Un set de cSDA, concepute pentru a strânge unghiul dintre unitățile ST adiacente, a creat ferestre mici. Un alt set, conceput pentru a extinde unghiul dintre unitățile ST, a oferit ferestre mai mari.

„Dimensiunea și volumul porilor MOF sunt parametri importanți care afectează aplicarea lor”, spune Marina Barsukova, postdoc în echipa lui Eddaoudi. Un ZMOF cu fereastră mare proiectat de echipa, Fe-sod-ZMOF-320, a arătat cea mai mare capacitate de adsorbție a oxigenului dintre orice MOF cunoscut.

„Această proprietate este importantă în industria medicală și aerospațială, unde capacitatea ar crește stocarea de oxigen într-un cilindru sau ar permite butelii mai mici pentru un transport mai ușor", spune Barsukova. Aceleași ZMOF au avut rezultate bune și pentru stocarea metanului și a hidrogenului, care sunt combustibili potențiali. Alte ZMOF din familia cu ferestre înguste au arătat potențialul de separare a gazelor a amestecurilor moleculare.

Conceptul cSDA oferă multiple beneficii îmbunătățind performanța MOF, spune Vincent Guillerm, cercetător în grupul lui Eddaoudi. „cSDA imparte ferestrele mari în altele mai mici, ceea ce rezultatele noastre preliminare sugerează că vor fi utile pentru separările chimice”, spune el. „Oferă, de asemenea, suprafață internă suplimentară a porilor, care poate ajuta la îmbunătățirea stocării gazului și întărește cadrul MOF, care ar trebui să îmbunătățească stabilitatea materialului”, adaugă el.

„Abordarea de centrare pe care am dezvoltat-o ​​este o altă strategie puternică în repertoriul chimiei reticulare, oferind un potențial mare pentru MOF-uri la comandă pentru aplicații în securitatea energetică și sustenabilitatea mediului”, spune Eddaoudi.

Cercetarea apare în Nature Synthesis.

(Fluierul)

Inapoi