مواد و ساخت پیشرفته

چارچوب‌های فلزی-آلی(MOFs)،نانومواد متخلخلی هستند که می‌توانند تا 7800 مترمربع در یک گرم، سطح داخلی ایجاد نمایند. این ویژگی باعث کاربردهای بسیار متنوع و چندگانه مانند جداسازی در مواد پتروشیمیایی‌ها و گازها، تقلید از DNA، تولید هیدروژن و همچنین حذف فلزات سنگین، آنیون‌های فلوراید و حتی طلا از آب، شده است.
چارچوب‌های فلزی-آلی بر اساس اندازه حفره به ترکیبات ماکرومتخلخل دارای قطر حفره بیش از 50 نانومتر، مزومتخلخل دارای قطری بین 2 تا 50 نانومتر و میکرومتخلخل کمتر قطر از 2 نانومتر تقسیم‌بندی می‌شوند. امروزه، اکثرMOF ها میکرومتخلخل هستند و برای استفاده در جداسازی مولکول‌های بزرگ و یا سرعت بخشیدن به واکنش بین آنها، مفید نیستند. بنابراین، چارچوب‌های مزومتخلخل برای استفاده در کاربردهای مربوط به مولکول‌های بزرگ مناسبتر به نظر رسیده اما در این دسته، تمایل به فروپاشی ساختار با توجه به اندازه حفرات، وجود دارند. بدیهی است، این مشکل سطح داخلی را که مزیت اصلی چارچوب‌های فلزی- آلی است،کاهش می دهد.
از آنجایی که تمرکز اصلی در این زمینه، یافتن راه‌حل‌های نوآورانه برای به حداکثر رساندن سطوح و اندازه منافذ چارچوب‌ها می‌باشد، حل مسئله فروپاشی، بیشترین اولویت را به خود اختصاص می‌دهد. محققان مؤسسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان، با افزودن مقدار کمی از نوعی پلیمر به چارچوب‌های مزومتخلخل، توانستند سطح قابل دسترسی را از 5 تا 50 مرتبه، افزایش دهند. در این حالت، افزایش سطح و قابلیت تبلور چارچوب تا 150 درجه سانتیگراد حفظ شد که پیش از این به دلیل فروپاشی، ممکن نبود.
به گفته این محققان، این روش ایجاد تثبیت در ساختار که ناشی از افزودن پلیمر است، امکان ساخت تعدادی چارچوب‌های مزومتخلخل جدید را که قبلاً به دلیل فروپاشی قابل دسترسی نبود، مهیا می‌کند. از این رو، این کار می‌تواند مسیر برنامه‌ها و کاربردهای جدید شامل جداسازی، تبدیل یا رهایش کنترل شده برای مولکول‌های بزرگ را باز کند.
منبع:
https://phys.org/news/2019-07-adding-polymer-stabilizes-collapsing-metal-organic.html