Cerámico, una especie de monolito policristalino sinterizado por inorgánicos, cristalitos no metálicos, es normalmente opaco debido a defectos, vacíos y birrefringencia. La eliminación de la dispersión de luz interior crea cerámicas transparentes u ópticas.

Jie-Peng Zhang y sus compañeros de trabajo de la Universidad Sun Yat-Sen desarrollaron nuevas estructuras organometálicas para la preparación de cerámica óptica. Han publicado sus resultados en Ciencia China Materiales .

El grupo de Zhang se ha dedicado al desarrollo de estructuras organometálicas y sus aplicaciones en adsorción, separación y detección durante mucho tiempo. La cerámica óptica es un tipo especial de cerámica, y, como cristales simples, son ópticamente transparentes. El desarrollo de la cerámica óptica se basa en gran medida en los materiales precursores.

"Para hacer la cerámica transparente, el poro interno y la impureza deben minimizarse a cero. Esta es una demanda muy estricta, "dice Zhang." Los precursores no solo necesitan una alta pureza y una distribución uniforme del tamaño, pero debe cristalizarse en simetría cúbica para eliminar el efecto de birrefringencia ".

Además, la preparación de cerámica requiere un proceso de sinterización a alta temperatura. Por lo tanto, hasta la fecha, sólo se pueden utilizar unos pocos materiales para la cerámica óptica.

Polímeros de coordinación porosos, también conocidos como marcos organometálicos (MOF), han captado una gran atención por la adsorción, catálisis, detección y óptica. "Sin embargo, comúnmente, son polvos microcristalinos, ", dice." Todavía es un desafío preparar membranas MOF y monocristales de alta calidad y gran tamaño ".

A pesar de la baja solubilidad en disolventes comunes, los nanocristales y las unidades constructivas de los MOF tienen un tipo de cambio notable, especialmente en granos de pequeño tamaño y gran curvatura. Zhang dice:"Es esencial para el crecimiento de cristales y los procesos de intercambio de iones / ligandos de los MOF". Se puede formar un monolito condensado curando los defectos dentro de los agregados que son ensamblados por nanocristales MOF.

Zhang dice:"Esta filosofía nos motiva a emplear nanocristales MOF como precursores y luego fusionarlos en un monolito transparente, es decir., cerámica óptica organometálica (MOOC) ".

El 2-metilimidazolato de zinc (II) de tipo SOD, a saber, MAF-4 o ZIF-8, es el primer MOF con topología de zeolita natural y simetría de cristal, extensamente estudiado por su estructura especial de poros y alta estabilidad. Zhang dice:"Experimentalmente, Usamos etanol como solvente para producir nanocristales MAF-4 con un diámetro de 20 nm, y la sustancia gelatinosa obtenida por centrifugación se secó al aire a temperatura ambiente de forma natural, que finalmente se transforma en los monolitos incoloros y transparentes o MOOC-1, con un 84 por ciento de transmitancia óptica. Si seca las muestras a alta temperatura o al vacío, al igual que los procesos generales en las síntesis de MOF, sólo puede obtener el MOF como polvos blancos comunes ".

El análisis de difracción de rayos X indica que MOOC-1 es policristalino en lugar de monocristal o vidrio. Las porosidades dentro de MOF-4 y sus conjuntos permiten el tinte luminiscente, sulforrodamina 640 (SRh), para ser dopado en MOOC-1 para formar una cerámica óptica luminiscente SRh @ MOOC-1, que produce emisión espontánea amplificada (ASE) con un umbral de baja energía de 31 microjulios por centímetro cuadrado estimulado por un láser de 532 nm. "Este valor es más bajo que los informes anteriores de ASE / láser basado en MOF. Además, Reducir la tasa de evaporación del disolvente es un método eficaz para fusionar nanocristales MOF en un cristal denso y transparente. "Dice Zhang.

Prof. Xiao-Ming Chen de la Universidad Sun-Yat Sen, el fundador de MAF-4, dice, "Esta estrategia amplía el alcance candidato de la cerámica óptica y allana una nueva forma de desarrollar dispositivos basados ​​en MOF para óptica, adsorción, aplicaciones de separación y detección ".