Un MOF creado acústicamente, con el microchip que produce las ondas sonoras de alta frecuencia utilizadas en el proceso. Crédito:Universidad RMIT
Los investigadores han utilizado ondas sonoras para manipular con precisión átomos y moléculas, Acelerar la producción sostenible de innovadores materiales inteligentes.
Armazones metalorgánicos, o MOF, son nanomateriales increíblemente versátiles y súper porosos que se pueden utilizar para almacenar, separar, liberar o proteger casi cualquier cosa.
Previsto para ser el material definitorio del siglo XXI, Los MOF son ideales para detectar y atrapar sustancias en concentraciones mínimas, para purificar el agua o el aire, y también puede contener grandes cantidades de energía, para fabricar mejores baterías y dispositivos de almacenamiento de energía.
Los científicos han diseñado más de 88, 000 MOF personalizados con precisión, con aplicaciones que van desde la agricultura hasta los productos farmacéuticos, pero el proceso tradicional para crearlos es ambientalmente insostenible y puede llevar varias horas o incluso días.
Ahora, investigadores de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, han demostrado una limpieza, técnica ecológica que puede producir un MOF personalizado en minutos.
Dr. Heba Ahmed, autor principal del estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , dijo que el método eficiente y escalable aprovechó el poder de precisión de las ondas sonoras de alta frecuencia.
"Los MOF tienen un potencial ilimitado, pero necesitamos técnicas de síntesis más limpias y rápidas para aprovechar al máximo todos sus posibles beneficios, "Ahmed, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Investigación de Micro / Nanofísica de RMIT, dijo.
"Nuestro enfoque impulsado por la acústica evita los daños ambientales de los métodos tradicionales y produce MOF listos para usar de forma rápida y sostenible.
"La técnica no solo elimina uno de los pasos que más tiempo requieren para hacer MOF, no deja rastro y puede ampliarse fácilmente para una producción en masa eficiente ".
Dr. Heba Ahmed sosteniendo un MOF creado con ondas sonoras de alta frecuencia. Crédito:Universidad RMIT
Dispositivo de sonido:cómo hacer un MOF
Los armazones organometálicos son polvos cristalinos llenos de diminutos, agujeros de tamaño molecular.
Tienen una estructura única (metales unidos entre sí mediante enlazadores orgánicos) y son tan porosos que si se toma un gramo de MOF y se extiende su superficie interna, cubriría un área más grande que un campo de fútbol.
Algunos han predicho que los MOF podrían ser tan importantes para el siglo XXI como los plásticos para el XX.
Durante el proceso de producción estándar, Los solventes y otros contaminantes quedan atrapados en los orificios del MOF.
Para expulsarlos, Los científicos utilizan una combinación de vacío y altas temperaturas o disolventes químicos nocivos en un proceso llamado "activación".
En su novedosa técnica, Los investigadores de RMIT utilizaron un microchip para producir ondas sonoras de alta frecuencia.
El coautor y experto en acústica, el Dr. Amgad Rezk, dijo que estas ondas sonoras, que no son audibles para los humanos, se puede utilizar para micro y nanofabricación de precisión.
"A nanoescala, Las ondas sonoras son herramientas poderosas para el ordenamiento meticuloso y la maniobra de átomos y moléculas. "Dijo Rezk.
Los "ingredientes" de un MOF, un precursor de metal y una molécula orgánica de unión, fueron expuestos a las ondas sonoras producidas por el microchip.
Usando las ondas sonoras para organizar y vincular estos elementos, los investigadores pudieron crear una red muy ordenada y porosa, mientras simultáneamente "activa" el MOF empujando los solventes de los agujeros.
Investigador principal, Distinguida profesora Leslie Yeo, dijo que el nuevo método produce MOF con agujeros vacíos y una gran superficie, eliminando la necesidad de "activación" post-síntesis.
"Las técnicas existentes suelen llevar mucho tiempo desde la síntesis hasta la activación, pero nuestro enfoque no solo produce MOF en unos pocos minutos, ya están activados y listos para su aplicación directa, "dijo Yeo, Profesor de Ingeniería Química y Director del Laboratorio de Investigación de Micro / Nanofísica en RMIT.
Los investigadores probaron con éxito el enfoque en MOF a base de cobre y hierro, con la técnica que se puede expandir a otros MOF y escalar para una producción ecológica eficiente de estos materiales inteligentes.
