Μην τους καλείτε σκληρά:Τα μεταλλικά οργανικά πλαίσια δείχνουν απροσδόκητη ευελιξία
Τα μεταλλικά οργανικά πλαίσια (MOF) είναι μια κατηγορία υλικών που έχουν κερδίσει μεγάλη προσοχή τα τελευταία χρόνια λόγω των πιθανών εφαρμογών τους σε διάφορους τομείς, όπως η αποθήκευση αερίου, η κατάλυση και η παράδοση φαρμάκων. Μία από τις βασικές ιδιότητες του MOF είναι το πορώδες τους, το οποίο τους επιτρέπει να αποθηκεύουν και να απελευθερώνουν αέρια και υγρά. Ωστόσο, τα MOF έχουν παραδοσιακά θεωρηθεί ότι είναι αρκετά άκαμπτα, γεγονός που έχει περιορίσει τις πιθανές εφαρμογές τους.
Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Materials έδειξε ότι ορισμένα MOF είναι στην πραγματικότητα αρκετά ευέλικτα. Αυτή η ευελιξία θα μπορούσε να επιτρέψει τη χρήση MOF σε ένα ευρύτερο φάσμα εφαρμογών, όπως αισθητήρες και ενεργοποιητές.
Η μελέτη διεξήχθη από μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Berkeley. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται in situ περίθλαση ακτίνων Χ για να μελετήσει τη δομή ενός MOF που ονομάζεται MIL-53 (AL) καθώς εκτέθηκε σε διαφορετικά αέρια. Διαπίστωσαν ότι το MOF υποβλήθηκε σε σημαντικές δομικές αλλαγές καθώς αυξήθηκε η πίεση του αερίου.
Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη νέων MOF για διάφορες εφαρμογές. Με την κατανόηση της ευελιξίας των MOF, οι ερευνητές μπορούν να σχεδιάσουν υλικά με τις επιθυμητές ιδιότητες για συγκεκριμένες εφαρμογές.
Τι είναι τα MOF;
Τα MOF είναι μια κατηγορία υλικών που αποτελούνται από μεταλλικά ιόντα και οργανικά προσδέματα. Τα μεταλλικά ιόντα είναι συνήθως συνδεδεμένα με τους οργανικούς συνδέτες με δεσμούς συντονισμού, οι οποίοι είναι ισχυροί χημικοί δεσμοί που σχηματίζουν μεταξύ ενός μεταλλικού ιόντος και ενός προσδέματος. Η προκύπτουσα δομή MOF είναι ένα πορώδες δίκτυο που μπορεί να αποθηκεύσει και να απελευθερώσει αέρια και υγρά.
Τα MOFs έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι άλλων πορωδών υλικών, όπως ενεργοποιημένου άνθρακα και ζεόλιθου. Είναι εξαιρετικά προσαρμόσιμα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να σχεδιαστούν για να έχουν συγκεκριμένες ιδιότητες για συγκεκριμένες εφαρμογές. Είναι επίσης πολύ σταθεροί, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να αντέξουν σε σκληρές συνθήκες.
Εφαρμογές MOFS
Τα MOF έχουν ένα ευρύ φάσμα πιθανών εφαρμογών, όπως:
* Αποθήκευση αερίου:Τα MOF μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποθήκευση αερίων όπως το υδρογόνο, το μεθάνιο και το διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση της εξάρτησής μας από τα ορυκτά καύσιμα και να μετριάσουμε τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής.
* Κατάλυση:Τα MOF μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες για μια ποικιλία χημικών αντιδράσεων. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων, υλικών και καυσίμων.
* Παράδοση φαρμάκων:Τα MOF μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παράδοση φαρμάκων σε συγκεκριμένα μέρη του σώματος. Αυτό θα μπορούσε να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα των ναρκωτικών και να μειώσει τις παρενέργειες.
* Αισθητήρες:Τα MOF μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αισθητήρες για μια ποικιλία αερίων και υγρών. Αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση περιβαλλοντικών ρύπων, εκρηκτικών και άλλων επικίνδυνων υλικών.
Το μέλλον των MOFS
Η ανακάλυψη ότι ορισμένα MOF είναι ευέλικτα θα μπορούσε να ανοίξει ένα νέο φάσμα εφαρμογών για αυτά τα υλικά. Με την κατανόηση της ευελιξίας των MOF, οι ερευνητές μπορούν να σχεδιάσουν υλικά με τις επιθυμητές ιδιότητες για συγκεκριμένες εφαρμογές. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων ναρκωτικών, υλικών και καυσίμων και να μας βοηθήσει να αντιμετωπίσουμε μερικές από τις προκλήσεις που αντιμετωπίζει ο κόσμος μας σήμερα.
