Tænd og sluk for en porøs materialefarve med syre

Et forskerhold ledet af Hokkaido University i Japan har konstrueret et porøst materiale, der er meget stabilt og ændrer farve, når det udsættes for syredampe. Dette menes at være det første rapporterede tilfælde af en hydrogenbundet organisk ramme, der ændrer farve som reaktion på syre. Resultaterne er beskrevet i Journal of the American Chemical Society .

Kemikere arbejder på at udvikle porøse materialer fremstillet af organiske molekyler, der har strukturer med veldefinerede åbninger, der kan adskille og opbevare gasser. Sådanne materialer kan også bruges i elektroniske enheder og sensorer.

I særdeleshed, forskere undersøger, hvordan man laver materialer ved hjælp af molekyler bundet sammen af ​​hydrogenbindinger, kendt som hydrogenbinding organiske rammer (HOF'er). HOF'er er højkrystallinske, fleksibel, og regenererbar, hvilket gør dem attraktive kandidater. Men de kan også være skrøbelige og smuldre fra hinanden.

Ichiro Hisaki, en kemiker ved Hokkaido University's Research Institute for Electronic Science, sammen med Anderrazzak Douhal, en fotofysiker ved University of Castilla La Mancha, Spanien og deres kolleger udviklede en sekskantformet ramme, kaldet CPHATN-1a, og fandt en overraskende egenskab – den skifter farve fra gul til rødbrun, når den udsættes for sur opløsning eller syredamp. Når syreopløsningen eller dampen fjernes, enten gennem opvarmning eller omgivende fordampning, HOF vendte tilbage til sin oprindelige gule farve.

Forskerne fastslog, at farveændringen er forårsaget af protoner, der tilføjer nitrogenatomer i forbindelsen, som ændrer spektret af absorberet lys.

Yderligere test viste, at CPHATN-1a er ekstremt stabil, opretholde sin porøse struktur ved temperaturer til mindst 633 Kelvin (359 C). Det robuste materiale tåler også opvarmning, almindelige organiske opløsningsmidler, inklusive chloroform, ethanol og vand, bevarer sin struktur i stedet for at opløses eller brydes fra hinanden.

"De nuværende resultater ville åbne en dør for at udvikle nye porøse materialer med stimuli -lydhørhed, " bemærker forskerne. "Disse kan bruges til at skabe nye sensorer eller til visualisering af små kemiske reaktioner."