De los cuatro estados de la materia, los gases son los más difíciles de precisar. Las moléculas de gas se mueven rápida y salvajemente y no les gusta estar confinadas. Cuando está confinado, acumulación de calor y presión en el recipiente, y no pasa mucho tiempo antes de que el gas vuele la tapa del lugar, literalmente. Afortunadamente, los gases son superficiales. Proporcionarles una atractiva superficie interna, y se inmovilizarán en poco tiempo. No, no es amor a primera vista, es adsorción.

"La adsorción son los procesos de fijación de gas a la superficie de otro material:las paredes internas de un recipiente, por ejemplo, "dice Chris Wilmer, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química y del Petróleo de Pitt. "Cuando ocurre la adsorción, las moléculas de gas dejan de chocar entre sí, reduciendo la presión. Entonces, aumentando el área de la superficie interna de un contenedor, podemos almacenar más gas en menos espacio ".

El Dr. Wilmer dirige el Laboratorio de Materiales Hipotéticos, donde él y su grupo de investigación desarrollan nuevas formas de almacenar, separar, y transporte de gases. Recientemente publicaron su estudio "Transporte térmico en estructuras metálicas orgánicas interpenetradas" en la revista American Chemistry Society. Química de Materiales . La portada del número también presentó una imagen diseñada por Kutay Sezginel, estudiante de posgrado en ingeniería química en el laboratorio del Dr. Wilmer. Representaba estructuras organometálicas interpenetradas o MOF.

Los MOF son una clase prometedora de materiales porosos, hecho de grupos de metales unidos a moléculas orgánicas. Descubierto hace menos de dos décadas, Los MOF ayudan a controlar los gases porque su nanoestructura porosa tiene un área de superficie extremadamente alta y se puede diseñar a medida para que sea particularmente pegajosa a ciertas moléculas de gas. Los MOF se utilizan para una variedad de funciones, incluido el almacenamiento de gas, separación de gas, sintiendo y catálisis.

En el estudio, los investigadores descubrieron que los MOF pueden disipar aún más calor de los gases confinados cuando se entrelazan entre sí o se "interpenetran". De hecho, paralelo, Los MOF interpenetrados pueden enfriar gases aproximadamente a la misma velocidad que dos MOF individualmente. En otras palabras, a los gases no les importa los cuartos cerrados si esos cuartos son MOF.

Un almacenamiento de gas más eficiente podría dar lugar a nuevas posibilidades en la producción y el uso de energía sostenible. El petróleo sigue siendo la fuente de energía preferida para la mayoría de los vehículos de transporte, pero el gas natural es más barato, más abundante, y alternativa más limpia. Los tanques de gas natural comprimido son demasiado pesados ​​y costosos para reemplazar los tanques de gasolina tradicionales, pero los tanques de gas natural adsorbido son ligeros y baratos. Un tanque MOF puede almacenar la misma cantidad de combustible que los tanques de gasolina típicos, pero con una cuarta parte de la presión. Esa es solo una aplicación potencial.

"Tanques de oxígeno médico, almacenar gases peligrosos de la fabricación de semiconductores, y tecnologías que apuntan a capturar, separar, y almacenar carbono del aire pueden beneficiarse de los MOF, ", dice el Dr. Wilmer. Creemos que los MOF tienen el mismo impacto potencial en el siglo XXI que los plásticos en el XX".