Un equipo internacional de investigadores sintetizó recientemente marcos orgánicos covalentes basados ​​en poliariléter, el material poroso cristalino más estable jamás registrado. El equipo, que incluye a Yushan Yan de la Universidad de Delaware y Qianrong (Frank) Fang de la Universidad de Jilin, un ex investigador postdoctoral con Yan en UD, describió sus resultados en la revista científica internacional Química de la naturaleza .

Algunos materiales actúan como tamices y dejan que las moléculas pasen por sus poros. Estos materiales, conocidos como tamices moleculares, son útiles en muchos procesos industriales, especialmente en los sectores químico y energético. Podrían usarse para eliminar contaminantes del agua. También han recibido atención por posibles aplicaciones en la industria aeroespacial, transporte ferroviario, fabricación de automóviles y más, pero hasta ahora, sus aplicaciones se han visto limitadas por su inestabilidad en condiciones extremas.

Yan el Profesor Distinguido de Ingeniería en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular, ha investigado materiales porosos cristalinos como la zeolita desde su investigación doctoral a principios de la década de 1990. Ganó el premio Donald Breck, el premio más alto de la Asociación Internacional de Zeolita en 2010 por su trabajo de capa delgada de zeolita. Cuando Fang se unió a su grupo en 2009, la pareja comenzó a explorar una clase emergente de materiales porosos cristalinos llamados marcos orgánicos covalentes, que están unidos por enlaces covalentes, muestra una gran promesa, pero a veces están limitados por las químicas disponibles y su inestabilidad en condiciones difíciles, como ácidos y bases fuertes.

Yan y Fang fueron los primeros en hacer estructuras orgánicas covalentes utilizando un enlace estable carbono-nitrógeno (imida) y desde entonces, primero en la UD y luego en la Universidad de Jilin después de que Fang dejó la UD para ocupar un puesto prestigioso en la facultad en China, estado trabajando para desarrollar marcos orgánicos covalentes basados ​​en enlaces carbono-oxígeno. Anticiparon que estos materiales serían estables, si tan solo pudieran fabricarlos.

Para hacerlo hicieron armazones de poliariléter, un plástico de ingeniería altamente estable. Al diseñar cuidadosamente los esqueletos basados ​​en nuevos enlaces estables, hicieron un material que era más estable que cualquier otro de su tipo.

"Una vez que tenga el enlace carbono-oxígeno, este material poroso es estable en ácido fuerte, bases fuertes, y oxidantes fuertes, ", dijo Yan. Las estructuras también son estables hasta 400 grados Celsius". Entre los materiales cristalinos porosos, orgánicos o inorgánicos, este es el más estable ".

Para el siguiente paso, El equipo de investigación creó estructuras orgánicas covalentes a base de poliariléter que podían filtrar los residuos de antibióticos del agua en un pH que oscilaba entre 1 y 13.

En el papel, el grupo de investigación concluyó:"Estos COF estables [marcos orgánicos covalentes] son ​​una plataforma perfecta para la preparación de materiales funcionales que se pueden utilizar en entornos químicos extremos".