Ilustración esquemática de moléculas adsorbidas en estructuras orgánicas metálicas con diferentes poros de diversas estructuras, donde se ha desarrollado la cristalografía de rayos X in situ para clasificar cada estructura de poro y analizar la posición de la molécula para determinar la cantidad de moléculas adsorbidas a cada poro. Crédito:KAIST
Los investigadores han desarrollado una tecnología para analizar el comportamiento de adsorción de moléculas en cada poro individual de un marco orgánico metálico (MOF). Este sistema tiene grandes superficies específicas, permitiendo la observación en tiempo real del proceso de adsorción de un MOF, un nuevo material eficaz para clasificar el dióxido de carbono, hidrógeno, y metano.
Las mediciones y evaluaciones precisas de las isotermas de adsorción de gas son importantes para caracterizar materiales porosos y desarrollar sus aplicaciones. La tecnología existente solo puede medir la cantidad de moléculas de gas adsorbidas al material, sin observar directamente el comportamiento de adsorción.
El equipo de investigación dirigido por el profesor Jeung Ku Kang de la Graduate School of Energy, Medio ambiente, Water and Sustainability (EEWS) prescribió un sistema de cristalografía de adsorción de gas en tiempo real mediante la integración de un dispositivo de medición de difracción de rayos X (XRD) existente que puede proporcionar información estructural y un dispositivo de medición de adsorción de gas.
Específicamente, el sistema permitió la observación de un MOF mesoporoso que tiene múltiples poros en lugar de una estructura de poro único. El equipo de investigación categorizó los comportamientos de adsorción de moléculas MOF por tipo de poro, seguido de observaciones y mediciones, resultando en la identificación de un proceso de adsorción escalonado que antes no era posible analizar.
Más lejos, El equipo analizó sistemática y cuantitativamente cómo la estructura de los poros y el tipo de molécula de adsorción afectan el comportamiento de adsorción para sugerir qué tipo de estructura de MOF es apropiado como material de almacenamiento para cada tipo de comportamiento de adsorción.
El profesor Kang dijo:"Analizamos cuantitativamente cada molécula de poro en tiempo real para identificar los efectos de las propiedades químicas y estructurales de los poros en el comportamiento de adsorción". Él continuó, "Al comprender el comportamiento de adsorción en tiempo real de las moléculas al nivel de los poros que forman el material, en lugar de todo el material, podremos aplicar esta tecnología para desarrollar un nuevo material de almacenamiento de alta capacidad ".
