Absorberet pasform til acetylen

Vi siger ofte, at et substrat passer ind i sit enzym som en nøgle i en lås, men denne metafor er ufuldkommen. Substratbinding kan også ændre låsen (enzymets struktur) for at fremkalde en perfekt pasform. I journalen Angewandte Chemie , et internationalt forskerteam har nu introduceret et ikke-biologisk, krystallinsk materiale, der demonstrerer bindingsadfærd med induceret pasform, når det meget selektivt optager acetylen (C ₂ H ₂ ) i sine porer.

En induceret pasformseffekt efterlignet fra naturen kan være nyttig til at øge selektiviteten af ​​porøse krystallinske materialer og bedre håndtere vanskelige separationsprocesser eller gasseparationer, for eksempel. Lovende kandidater omfatter materialer fremstillet af individuelle organiske og/eller uorganiske linkermolekyler og metalioner som noder. Disse kan være metal -organiske rammer (MOF'er) eller hybrid ultramikroporøse materialer (HUM'er), som er bløde (mindre stive) end klassiske porøse materialer som zeolitter.

Et team ledet af Susumu Kitagawa og Michael J. Zaworotko har nu udviklet en ny type blødt HUM, der kan ændre sine porer, så acetylenmolekyler kan passe perfekt ind i dem. Materialet, kaldet sql-SIFSIX-bpe-Zn, binder acetylen med usædvanlig styrke og muliggør en meget selektiv adskillelse af acetylen fra ethylen (C ₂ H ₄ ), eller kuldioxid (CO ₂ ).

Meget rent acetylen er et vigtigt råmateriale til den kemiske industri, herunder ved fremstilling af plast, samt mikroelektronik. Nuværende produktionsprocesser for acetylen producerer urenheder, såsom ethylen og kuldioxid, som er svære og energikrævende at fjerne. Det nye inducerede fit adsorbent "genkender" acetylen specifikt som sit gæstemolekyle og ændrer dets struktur reversibelt for at danne tætte hulrum med stærke interaktioner og høj bindingsenergi for gæsten.

Denne nye HUM udviklet af forskergruppen fra University of Limerick (Irland), Kyoto University (Japan), Stellenbosch University (Sydafrika), og University of South Florida (Tampa, U.S.) har en fleksibel ramme bestående af hexafluorsilicatanioner, fleksible organiske forbindelsesmolekyler, og zinkioner ved knudepunkterne. Som bestemt af en række forskellige analytiske metoder og computermodeller, transformationer observeret i nærvær af acetylen stammer primært fra interaktioner mellem acetylen og de uorganiske anioner. Dette adskiller sig fra andre tidligere kendte eksempler på induceret pasform. Det forventes, at dette adsorbent vil have en høj separationseffektivitet og et lavt energibehov til regenerering.

Baseret på den viden, de har opnået, teamet håber at udvikle yderligere induceret pasform til andre typer gæstemolekyler, der er vanskelige at adskille.