Sentetik materyaller, en fazla miktarda yüzey alanı için yeni dünya rekoru kırdı

Anonim

Sentetik materyaller, en fazla miktarda yüzey alanı için yeni dünya rekoru kırdı

Bilim

Adam Williams

11 Eylül 2012

MOF'ler, metal atomları tarafından birarada tutulan organik bağlayıcılardan oluşur ve bu, NU-110'un yukarıdaki modeli gibi bir moleküler kafes benzeri yapı ile sonuçlanır (Resim: Northwestern University).

Northwestern Üniversitesi, Illinois'deki araştırmacılar, bugüne kadar herhangi bir materyalin en fazla yüzey alanına sahip olan NU-109 ve NU-110 adlı iki sentetik malzemenin yaratılmasında dünya rekorunu kırmışlardır. Bunu bir perspektife koymak gerekirse: Bir kişi bir tane tuzun büyüklüğünde bir NU-110 kristalini alabilseydi ve bir şekilde ortaya çıkarsa, yüzey alanı bir masaüstünü kaplardı. Ek olarak, yeni malzemenin sadece bir gramının iç yüzey alanı bir buçuk futbol sahalarını kapsayacaktır.

NU-109 ve NU-110 sentetik malzemeler, metal-organik çerçeveler (MOF'ler) olarak anılan bir kristalin bileşikleri sınıfına aittir. Doğal gazların, katalizörlerin ve diğer sürdürülebilir malzeme kimyasının taşınması ve depolanması için gemiler olarak önemli potansiyeller taşıdığı düşünülmektedir.

Weinberg Sanat ve Bilim Koleji'nde kimya profesörü olan Omar Farha'nın önderliğindeki Northwestern Üniversitesi ekibi, NU-109 ve NU-110 MOF'lerinin davranışlarını sentezlemiş, karakterize ve sayısal olarak simüle etmiştir. Malzemeler, Brunauer-Emmett-Teller (BET) teorisi kullanılarak analiz edildi ve 7, 000 m2 / g ölçtüğü bulundu. Bu, yeni malzemenin bir kilogramının (2.2 lb), yedi kare kilometreyi (2.7 mil kare) kaplayabilen bir iç yüzey alanı içerdiği - herhangi bir gözenekli materyalin kayıt üzerindeki en yüksek yüzey alanlarının olduğu anlamına gelir.

Bilim adamları, gözenekli NU-109 ve NU-110 MOF malzemelerinin şimdiye kadar ulaşılamayan yüksek yüzey alanına, daha önce materyallerin gözenekleri içinde sıkışmış olan çözücü moleküllerini çıkararak erişmişlerdir. Bu, solventi nazikçe uzaklaştıran ve MOF materyallerine zarar vermekten kaçınan bir karbon dioksit aktivasyon tekniği kullanılarak yapıldı.

Araştırmacılar yaptıkları çalışmaların MOF araştırmalarında daha da ilerlemesine yol açabileceğini ve NU-109 ve NU-110 materyallerinin mevcut yüzey alanını iki katına çıkarmayı hedeflediklerini düşünüyorlar. Bunun gerçekleşebilmesi için, MOF'lerin tasarımının moleküler seviyede değiştirilmesi gerekecektir: MOF'ler, metal atomları tarafından birarada tutulan organik bağlayıcılardan oluşur ve bu, moleküler kafes benzeri bir yapıyla sonuçlanır. Bu nedenle, ekip malzemenin tasarımında daha fazla alan etkili bağlayıcı türü kullanmayı önermektedir.

“Ultra Yüksek Yüzeyli Metal-Organik Çerçeve Malzemeler: Gökyüzü Sınırı mı?” Başlıklı bulguları açıklayan bir makale , Amerikan Kimya Derneği Dergisi'nde 20 Ağustos'ta yayınlandı ve yeni MOF tasarım ve sentezleme teknolojisi şu anda NuMat Teknolojileri.

Kaynak: Northwestern Üniversitesi

MOF'ler, metal atomları tarafından birarada tutulan organik bağlayıcılardan oluşur ve bu, NU-110'un yukarıdaki modeli gibi bir moleküler kafes benzeri yapı ile sonuçlanır (Resim: Northwestern University).