Cambridge / Jena (16.11.2020) Los vínculos entre materiales orgánicos e inorgánicos son un fenómeno común en la naturaleza, p.ej., en la construcción de huesos y estructuras esqueléticas. A menudo permiten combinaciones de propiedades que no se podrían lograr con un solo tipo de material. En desarrollo de material tecnológico, sin embargo, estos llamados materiales híbridos todavía representan un gran desafío en la actualidad.

Una nueva clase de materiales de vidrio híbridos

Investigadores de las universidades de Jena (Alemania) y Cambridge (GB) han logrado crear una nueva clase de materiales de vidrio híbrido que combinan componentes orgánicos e inorgánicos. Para hacer esto, los científicos utilizan combinaciones de materiales especiales en las que se pueden generar enlaces químicos entre vidrios organometálicos e inorgánicos. Incluían materiales compuestos de redes organometálicas, las denominadas estructuras organometálicas (MOF), que recientemente han experimentado un interés de investigación cada vez mayor. Esto se debe principalmente a que sus estructuras marco se pueden crear de manera específica, desde la escala de longitud de moléculas individuales hasta unos pocos nanómetros. Con ello se consigue un control de la porosidad que se puede adaptar a un gran número de aplicaciones, tanto en términos del tamaño de los poros como de su permeabilidad, y en términos de las propiedades químicas que prevalecen en las superficies de los poros. Por ejemplo, membranas de separación o dispositivos de almacenamiento de gases y líquidos, Se pueden diseñar soportes para catalizadores o nuevos tipos de componentes para dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica.

"El diseño químico de los materiales MOF sigue un principio modular, según el cual los nodos inorgánicos se conectan entre sí a través de moléculas orgánicas para formar una red tridimensional. Esto da como resultado una variedad casi infinita de estructuras posibles. Algunas de estas estructuras se pueden convertir a un estado vítreo mediante tratamiento térmico. Mientras que los materiales de MOF cristalinos se sintetizan típicamente en forma de polvo, los estados líquido y vidrio abren una amplia gama de opciones de procesamiento y formas potenciales, "explica Louis Longley de la Universidad de Cambridge, REINO UNIDO.

Lo mejor de ambos mundos combinados

"La combinación de estos vidrios derivados de MOF con los materiales de vidrio inorgánicos clásicos podría hacer posible combinar lo mejor de ambos mundos, "dice Courtney Calahoo, científico senior de la Cátedra de Química del Vidrio de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, Alemania. Por ejemplo, Los vidrios compuestos de este tipo podrían conducir a propiedades mecánicas significativamente mejoradas al combinar la resistencia al impacto y a la fractura de los plásticos con la alta dureza y rigidez de los vidrios inorgánicos. El factor decisivo para garantizar que los materiales involucrados no se mezclen simplemente entre sí es la creación de un área de contacto dentro de la cual se pueden formar enlaces químicos entre la red organometálica y el vidrio convencional. "Solo así se pueden obtener propiedades realmente nuevas, por ejemplo en conductividad eléctrica o resistencia mecánica, "explica Lothar Wondraczek, Catedrático de Química del Vidrio en Jena.