Новый материал с винтообразными порами

Органическая каркасная структура, пронизанная тонкими закрученными порами, способна эффективно улавливать и накапливать углекислый газ.

Одним из последних достижении в создании пористых материалов стало появление металл-органических каркасных структур (Metal-Organic Frameworks, MOF). Такие решетки, образованные ионами металлов, связанных с органическими молекулами, позволяют получать материалы с порами невероятно малой величины и заранее заданных свойств. Возможно, в будущем такие «пены» позволят эффективно накапливать и хранить газы, в том числе такие носители энергии как метан и водород.

Другим перспективным применением MOF является улавливание из атмосферы углекислого газа - задача, которая, возможно, поможет замедлить глобальное потепление, а заодно снабдит химическую промышленность новым источником углерода для синтеза полезных веществ. В поиске высокоэффективной MOF, способной справиться с этой задачей, Анжиолина Комотти (Angiolina Comotti) и ее коллеги из Миланского университета Бикокка пришли к неожиданному решению: удалить из решетки металл, оставив полностью органическую структуру с винтообразными порами, которые образованы парой противоположно заряженных молекулярных цепочек.

В статье, опубликованной в журнале Chemical Science, ученые сообщают, что в поры такого органического каркаса легко проникают легкие молекулы газов, включая азот и СО2. Однако особенности распределения заряда в них дают материалу примерно в 600 раз большее сродство к углекислому газу, нежели к азоту. Авторы подсчитали, что каждая такая пора может задерживать до восьми молекул СО2. Если пропускать сквозь этот материал обычные продукты сгорания (они состоят в среднем на 85 процентов из азота и 15 процентов - из СО2), то он сможет накапливать от 39 до 59 мг углекислого газа на каждый грамм собственной массы.