Нанопоры живые – они дышат

Международная команда исследователей из Франции, Великобритании, Швейцарии и Норвегии открыли беспрецедентно огромное обратимое набухание нанопористых материалов. Набухание придает материалам исключительно высокую гибкость и высокую селективность.

Структуры образцов MIL-88A, B, C, D в высушенной и открытой формах (По материалам Angew. Chem. Int. Ed.).

Пористые гибридные твердые материалы рассматриваются как новые компоненты фильтров очистительных систем. Группа исследователей из Института Лавуазье разработала трехмерные координационные структуры, содержащие полости и каналы. Эти материалы получили обозначение MIL (от Material Institut Lavoisier). Способные легко менять свою форму благодаря высокой гибкости соединения содержат ионы хрома и железа, связанные органическими линкерами. Поры в MIL могут открывать или закрывать свои поры под воздействием таких внешних факторов, как давление, температура, облучение, а также в качестве отклика на присутствие газов или растворителей.

Для полученных твердых кристаллических материалов наблюдается невиданное ранее обратимое увеличение объема, которое может достигать 230% от первоначального. Такая степень расширения кристаллических материалов ни разу не была отмечена ранее. Обратимое «дыхание» похоже на расширение/сокращение легких при вдохе/выдохе, только легкие меняют свой объем не более чем на 40%.

Эффект набухания достигается очень просто: образцы MIL погружаются в растворитель, и полости в составе материалов наполняются молекулами растворителя. Это позволяет материалу увеличивать объем без разрыва химических связей и с сохранением кристаллического строения материалов.

Процесс набухания можно обратить, нагревая сольватированную форму. Самым удивительным в серии исследований является пожалуй то, что некторые газы в результате абсорбции не открывают, а наоборот закрывают поры MIL, уменьшая объем материалов на 87%.

Следующий шаг в исследованиях, который планирует предпринять международный коллектив – исследование возможности хранения в MIL водорода и диоксида углерода. Возможно, что новые материалы могут найти применение в качестве конденсаторов для водородного топлива или ловушек для CO₂. www.chemport.ru