Syntetické materiály vytvářejí nový světový rekord pro největší plochu povrchu

Anonim

Syntetické materiály vytvářejí nový světový rekord pro největší plochu povrchu

Věda

Adam Williams

11. září 2012

MOF se skládají z organických linkerů držených dohromady atomy kovů a výsledkem je struktura podobná molekulární kleci jako výše uvedený model NU-110 (obrázek: Northwestern University)

Vědci z Northwestern University v Illinois rozbíjeli světový rekord při tvorbě dvou syntetických materiálů NU-109 a NU-110, které mají dosud největší plochu povrchu materiálu. Aby to bylo možné v perspektivě: kdyby člověk mohl vzít křišťál NU-110 velikosti zrna soli a nějak se ho rozvinul, měl by povrch pokrývat plochu. Kromě toho by vnitřní plocha pouze jednoho gramu nového materiálu pokrývala 1, 5 a půl fotbalové hřiště.

Syntetické materiály NU-109 a NU-110 patří do třídy krystalických sloučenin označovaných jako kov-organické rámce (MOF). Předpokládá se, že MOF mají značný potenciál jako nádoby pro přepravu a skladování zemního plynu, katalyzátorů a další chemie udržitelných materiálů.

Tým Severozápadní univerzity vedený Omarem Farhem, výzkumným profesorem chemie na Vysoké škole uměleckých a vědních Weinberg, syntetizoval, charakterizoval a výpočetně simuloval chování NU-109 a NU-110 MOF. Materiály byly analyzovány za použití teorie Brunauer-Emmett-Teller (BET) a zjištěny, že měří 7000 m2 / g. To znamená, že jeden kilogram nového materiálu obsahuje vnitřní povrch, který by mohl pokrýt sedm čtverečních kilometrů (2, 7 míle čtverečních) - nejvyšší povrchové plochy libovolného porézního materiálu.

Vědci získali přístup k dosud nedosažitelné vysoké ploše porézních materiálů NU-109 a NU-110 MOF tím, že odstranily molekuly rozpouštědla, které byly dříve zachyceny v materiálech 'pórů. Toto bylo provedeno s použitím techniky aktivace oxidu uhličitého, které jemně odstranilo rozpouštědlo a zabránilo poškození materiálů MOF.

Vědci se domnívají, že jejich práce může vést k dalšímu pokroku ve výzkumu MF a jejich cílem je případně překročit dvojnásobek současného povrchu materiálů NU-109 a NU-110. Aby se to stalo, návrh MOF bude vyžadovat změnu na molekulární úrovni: MOF se skládají z organických linkerů držených dohromady atomy kovů a výsledkem je struktura podobná molekulární kleci. Proto tým navrhuje v konstrukci materiálu použít více prostorově efektivní linkerové typy.

Dokument, který popisuje nálezy s názvem "Metal-organické rámcové materiály s ultralehlými povrchovými plochami: Je nebe na hranici?" Byl publikován 20. srpna v časopise Journal of the American Chemical Society a nová technologie MOF-navrhování a syntéza je v současnosti komercionalizována NuMat Technologies.

Zdroj: Northwestern University

MOF se skládají z organických linkerů držených dohromady atomy kovů a výsledkem je struktura podobná molekulární kleci jako výše uvedený model NU-110 (obrázek: Northwestern University)