Szkło jest jednym z najpowszechniejszych materiałów na świecie

Substancje MOF można jednak stopić? Przełomowe odkrycie

Nowe odkrycia dotyczące struktur metaloorganicznych pokazują, że substancje nietopliwe można zamienić w topliwe. Wystarczy zastosować pewien trik.

Szkło jest jednym z najpowszechniejszych materiałów na świecie. Produkcja przedmiotów szklanych jest stosunkowo tania i prosta, a ponieważ szkło w fazie ciekłej jest bardzo plastyczne, możliwe są do osiągnięcia przeróżne kształty i rozmiary.

W ostatnich latach na znaczeniu zyskują tzw. struktury metaloorganiczne (MOF), które mogą mieć szereg zastosowań w naukach przyrodniczych. Sprawdzą się np. jako materiały wyjściowe do filtrów do separacji gazów czy oczyszczania wody. MOF-y wyróżnia przede wszystkim ich wysoka i w znacznym stopni kontrolowana porowatość. Składają się one z nieorganicznych cząsteczek, które połączone cząsteczkami organicznymi tworzą sieć porów. Porowatość substancji MOF utrudnia ich topienie, a tym samym przetwarzanie w komponenty o pożądanym kształcie. Uczeni z Friedrich Schiller University w Jenie i University of Cambridge znaleźli rozwiązanie tego problemu – wyniki opisali w Nature Communications.

Jak stopić substancje MOF?

MOF-y po stopieni można przetworzyć na tzw. szkła hybrydowe. Problem jest jednak taki, że do tej pory sklasyfikowano tylko kilka materiałów, które mają takie właściwości.

W większości znanych materiałów MOF wysoka porowatość jest jednym z powodów, dla których rozkładają się one pod wpływem podgrzania, jeszcze przed osiągnięciem temperatury topnienia.

Reklama
Vahid Nozari, doktorant z Friedrich Schiller University
Vahid Nozari

Właściwość ta sprawia, że MOF-y są tak interesujące, a jednocześnie trudne do przetwarzania na drodze szklarskiej. Co można zrobić aby materiał nietopliwy stał się topliwy? Zespół uczonych kierowany przez prof. Lothara Wondraczka znalazł odpowiedź na to pytanie.

Wypełniliśmy pory cieczą jonową, która stabilizuje wewnętrzną powierzchnię w taki sposób, że substancja może ostatecznie stopić się, zanim jeszcze ulegnie rozkładowi. W ten sposób można uzyskać pożądany komponent, np. w postaci membrany lub dysku. Pozostałości zastosowanej cieczy jonowej mogą być następnie wypłukane po ukształtowaniu.

Prof. Lothar Wondraczek

Uczonym udało się pokazać, jak normalnie nietopliwe substancje MOF – zeolitowe szkielety imidazolowe (ZIF) – można przekształcić w stan ciekły, a docelowo także w szkło.