La palabra "defecto" evoca universalmente algunos aspectos negativos, característica indeseable, pero los investigadores del Energy Safety Research Institute (ESRI) de la Universidad de Swansea tienen una opinión diferente:en el ámbito de los materiales nanoporosos, los defectos pueden aprovecharse bien, si se sabe domesticarlos.

Estructuras orgánicas de metal

Un equipo dirigido por el Dr. Marco Taddei, Becaria de acciones Marie Sklodowska-Curie en la Universidad de Swansea, está investigando cómo las propiedades de las estructuras organometálicas, una clase de materiales que se asemejan a esponjas microscópicas, pueden ajustarse aprovechando sus defectos para mejorarlos en la captura de CO2.

El Dr. Taddei dijo:"Marcos metalorgánicos, o MOF, son materiales extremadamente interesantes porque están llenos de espacios vacíos que pueden usarse para atrapar y contener gases. Además, su estructura se puede manipular a nivel atómico para hacerlos selectivos a ciertos gases, en nuestro caso CO2 ".

"Los MOF que contienen el elemento zirconio son especiales, en el sentido de que pueden soportar la pérdida de muchos vínculos sin colapsar. Vemos estos defectos como una atractiva oportunidad para jugar con las propiedades del material ".

Los investigadores continuaron investigando cómo los defectos participan en un proceso conocido como "intercambio post-sintético", un procedimiento de dos pasos mediante el cual un MOF se sintetiza inicialmente y luego se modifica mediante el intercambio de algunos componentes de su estructura. Estudiaron el fenómeno en tiempo real utilizando resonancia magnética nuclear, una técnica de caracterización común en química. Esto les permitió comprender el papel de los defectos durante el proceso.

El nuevo estudio aparece en la revista internacional de alto impacto Angewandte Chemie .

"Descubrimos que los defectos son sitios muy reactivos dentro de la estructura del MOF, y que su modificación afecta la propiedad del material de una manera única ", dijo el Dr. Taddei" El hecho de que hicimos esto haciendo un uso extensivo de una técnica que es fácilmente accesible para cualquier químico en todo el mundo es, en mi opinión, uno de los lo más destacado de este trabajo ".

Investigación ESRI

Director de ESRI, El profesor Andrew Barron es coautor del trabajo, dijo:"En ESRI, nuestros esfuerzos de investigación se centran en generar un impacto en la forma en que producimos energía, haciéndolo limpio, seguro y asequible. Sin embargo, Somos muy conscientes de que el progreso en la investigación aplicada solo es posible a través de una comprensión profunda de los fundamentos. Este trabajo va exactamente en esa dirección ".

El estudio es una prueba de concepto, pero estos hallazgos sientan las bases para el trabajo futuro, financiado por el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas. Los investigadores quieren aprender cómo manipular químicamente estructuras defectuosas para desarrollar nuevos materiales con un rendimiento mejorado para la captura de CO2 de los gases residuales de las acerías. en colaboración con Tata Steel y University College Cork.

"Reducir las emisiones de CO2 derivadas de la producción de energía y los procesos industriales es imprescindible para evitar graves consecuencias sobre el clima, "afirma el coautor Dr. Enrico Andreoli, Profesor titular de la Universidad de Swansea y líder del grupo de captura y utilización de CO2 dentro de ESRI, "Los esfuerzos en nuestro grupo apuntan al desarrollo de nuevos materiales para capturar CO2 de manera eficiente y procesos convenientes para convertir este CO2 en productos valiosos".

Dr. Taddei, El profesor Barron y el Dr. Andreoli son los organizadores del 1er Taller Europeo sobre Química de Fosfonatos Metálicos, que se llevará a cabo en ESRI el 19 de septiembre de 2018.