Forskere kan tilpasse hulrum i nyt porøst materiale

Forskere ved Göteborgs Universitet har fremstillet et porøst og stabilt materiale, hvori hulrummene kan bruges til at opbevare forskellige stoffer. Materialet kan bruges både i den farmaceutiske industri og til filtrering på molekylært niveau.

Porøse materialer er meget interessante for forskere, da de kan interagere med gæstepartikler, såsom ioner, atomer og molekyler, i materialets hulrum. Uorganiske porøse materialer som zeolitter bliver allerede brugt i rengøringsmidler, hvor de spiller en rolle ved at udskifte deres egne natriumioner med calciumionerne i vand for at gøre det til blødt vand.

Problemet med uorganiske porøse materialer er manglen på fleksibilitet til at designe dem efter behov.

Nemmere at designe

"Vi baserede vores opdagelse på forskning i kovalente kulstofbindinger, der blev tildelt Nobelprisen i 2010. Tidligere har vi været i stand til at skabe organiske, porøse materialer i pulverform ved hjælp af kulstofmolekyler, men denne tilgang er bedst egnet til at opbevare gasser i Nu kan vi bygge et materiale med lag af tynde film, som er meget mere stabilt og nemmere at designe efter vores specifikationer," siger Martin Ratsch, doktorgradsstuderende ved Institut for Kemi og Molekylær Biologi.

Ratsch bygger porøse film på en tynd plade af guld, hvor kovalente kulstofbindinger skaber en stabil porøs overflade. Ved at tilføje en kontrolleret mængde kulstofbaserede molekyler aktiveret af grundstoffet palladium kan han skabe porøse film med den ønskede tykkelse og med hulrum af den rigtige størrelse. Resultatet er en glat overflade, der gør det muligt for forskere at kombinere lag af film med forskellige egenskaber, lidt ligesom en chokoladekiks. Stoffer kan placeres i hulrummene inde i materialet efter behov.

"Der er flere anvendelsesområder. Den porøse film kan også fungere som en membran i batterier, når man vil kontrollere antallet af ioner, der kan passere igennem."

Fungerer også som et filter

Ratsch peger også på, at det nye materiale kunne være en interessant måde at filtrere opløsninger ned på molekylært niveau, da størrelsen af ​​hulrummene kan bestemmes. Det kunne teoretisk set være muligt at filtrere vodka, så ethanolmolekylerne bliver fanget, mens de mindre vandmolekyler kan passere gennem hulrummene.

Den porøse film er fremstillet i laboratoriet i meget lille skala. Meget forskning mangler at blive gjort, især hvis processen skal være billigere.

"Vi bruger et tyndt ark guld til at konstruere materialet og palladium som en katalysator til at skabe de kovalente kulstofbindinger. Vi skal finde et andet stof som katalysator, før vi kan opskalere produktionen. Det burde være næste skridt i forskningen, og det kan tage 10 år, før dette materiale bliver kommercielt levedygtigt."

Afhandlingen har titlen "Towards 3D Covalent Organic Framework Films" og udgives online. + Udforsk yderligere

Ion-selektive smarte porøse membraner