Ny teknik til at skabe super-svampe er en game changer

Metal-organiske rammer (MOF'er) er unikke mikromaterialeforbindelser bestående af et svampelignende netværk af metalioner eller klynger forbundet med organiske linkere, og er i stand til at lagre specifikke gasmolekyler i deres porer. MOF'er har så højt et overfladeareal på grund af deres porøsitet, at et enkelt gram af materialet har tilstrækkelig overflade til at dække størrelsen af ​​en fodboldbane!

Disse supersvampe bruges i forskning og industri til at adskille og opbevare gasser i skræddersyede lommer, gør det muligt at bruge dem i gasopbevaring, adskillelser, og sansning. I modsætning til traditionelle porøse materialer, MOF'er kan ændres efter behov; i teorien, deres struktur kan kontrolleres gennem omhyggelig udvælgelse af komponenterne i synteseprocessen. Men i praksis denne proces er udfordret af de begrænsede syntetiske forhold og høj termisk og kemisk følsomhed af MOF'er. Et attraktivt alternativ er den postsyntetiske modifikation (PSM) af MOF'er.

Leder et team af forskere fra Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), Korea, Professor Jinhee Park nærmede sig dette spørgsmål med de dobbelte mål at give ønskede funktionelle grupper til MOF'er og introducere "mesoskopiske" (større end mikroskopiske) huller, som forbedrer adsorptionskinetikken. Professor Park siger, "Vi mener, at denne form for undersøgelse kan lette brugen af ​​MOF'er som et nøglemateriale inden for miljø- og energirelaterede områder."

PSM gennem carbon-carbon-bindingsdannelse har historisk set været vanskelig på grund af manglen på passende reaktionsbetingelser, der opretholder MOF-strukturerne. Forskerne introducerede stabile carbon-carbon-bindinger ved at omdanne eksisterende carbon-hydrogen-bindinger ved hjælp af forhøjede temperaturer og tilføje "elektrofile organiske halogenider eller carbonylforbindelser, ", der tillader samtidig introduktion af de nødvendige funktionelle grupper såvel som de mesoskopiske huller.

Professor Park siger, "Disse resultater bekræfter dual-PSM-protokollens evne til at indføre ønskede ændringer i MOF'er, mens de genererer meget porøse mesostrukturer." Denne teknik kan potentielt forbedre sikkerheden for arbejdere i lukkede, gasfyldte miljøer såsom i atomindustrien, og tilvejebringe en mere økonomisk levedygtig metode til gaslagring og -rensning.