Kontrol af fremstilling af stabile aerogeler

Kyoto -universitetets forskere har udviklet en ny tilgang til at kontrollere fremstilling af bløde, porøse materialer, overvinde en primær udfordring inden for materialevidenskab.

Porøs, gellignende materialer, der har en stabil struktur på trods af deres bittesmå hulrum, har mange forskellige anvendelsesmuligheder. Bygningsisolering, energilagringsenheder, rumfartsteknologier, og selv miljøoprydninger kan alle drage fordel af at inkorporere lette og fleksible materialer. Molekylære samlinger kaldet metal-organiske polyeder (MOP'er) er førende kandidater til disse materialer på grund af deres interessante former og porøsitet. Men at fremstille materialer fra disse samlinger med iboende og kontrolleret porøsitet er fortsat en udfordring.

Shuhei Furukawa fra Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), med kolleger i Japan og Spanien, fundet en måde at kontrollere syntesen af ​​en porøs gel ved selvsamling af MOP'er ved hjælp af organiske linkere.

De startede med en cuboctahedral-formet MOP dannet af rhodiumatomer forbundet med stærke carboxylatbindinger, hvilket giver den en høj grad af strukturel stabilitet. MOP'erne blev anbragt i et flydende opløsningsmiddel med organiske 'linker'-molekyler for at udløse selvsamlingsprocessen. Teamet fandt ud af, at gradvist tilføjelse af linkere til opløsningen og ændring af opløsningens temperatur tillod dem at kontrollere dannelsen og størrelsen af ​​de sfæriske partikler, der udviklede sig.

Forskerne fandt ud af, at subtile ændringer i reaktionsbetingelserne i høj grad påvirkede resultatet af reaktionerne. Når teamet tilføjede en stor mængde linkermolekyler til rhodium MOP -opløsningen ved 80 ° C og derefter hurtigt afkølede det til stuetemperatur, en gel dannet. Holdet behandlede derefter gelen med superkritisk kuldioxid. Gassen erstattede gelens flydende komponent, hvilket fører til dannelsen af ​​en ultralet 'aerogel'.

"Vi forestiller os, at ved at forstå forholdet mellem molekylær geometrier og de resulterende makroskopiske former, der kan gøres et reelt fremskridt mod udviklingen af ​​blødt stof, der både er permanent porøst og kan behandles, "konkluderer forskerne i deres undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation . Deres fund kan føre til fremstilling af bløde, fleksible materialer, der har permanent porøsitet, de siger.