Las gafas son una parte indispensable de la vida cotidiana. Una de las razones más importantes de esto es que los objetos de vidrio se pueden fabricar de forma casi universal y económica en una amplia variedad de formas y tamaños utilizando sus correspondientes fundiciones. El procesamiento en la fase líquida (viscosa) ofrece una versatilidad que difícilmente se puede lograr con otros materiales. Sin embargo, esto presupone que el material del que está hecho el vidrio en términos de su composición química se puede fundir en absoluto.

Los denominados compuestos de estructura organometálica —en abreviatura MOF— han atraído un gran interés en los últimos años. Debido a sus propiedades especiales, se considera que tienen un gran potencial para futuras aplicaciones en tecnología energética y medioambiental, sino también como componentes de sensores y en las ciencias biológicas y de la vida. Por ejemplo, Los MOF se pueden utilizar como materiales de partida para membranas de filtro para separar gases en procesos técnicos de combustión o para el tratamiento del agua. La base para la multitud de aplicaciones posibles es, sobre todo, una propiedad sobresaliente de los MOF:su porosidad alta y en gran parte controlable. Las sustancias MOF consisten en partículas inorgánicas que están conectadas por moléculas orgánicas para formar una red de poros. Como los MOF están predominantemente en forma de polvo, un desafío principal del campo es producir componentes a granel. Aquí es donde entran en juego las gafas.

Compensación entre propiedades y procesabilidad

Pero, salvo algunas excepciones, la porosidad de todas las cosas evita que los materiales se fundan y, por lo tanto, procesable en componentes de la forma deseada. Químicos de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, Alemania, y la Universidad de Cambridge, Reino Unido, Ahora he encontrado una solución a este problema. Informan sobre los resultados de su investigación en la edición actual de Comunicaciones de la naturaleza .

Para producir componentes para aplicaciones industriales a partir de MOF, se pueden procesar en los llamados vidrios híbridos, por ejemplo. Para hacer esto, sin embargo, hay que fundirlos, un proceso que no es sencillo en este caso específico. Hasta aquí, sólo se ha demostrado que un puñado de candidatos de esta clase de sustancias son realmente fundibles. "En la mayoría de los materiales MOF conocidos, la alta porosidad es una de las razones por las que, al calentarse, se descomponen térmicamente antes de alcanzar su punto de fusión, es decir, se queman "explica Vahid Nozari, Estudiante de doctorado en el Laboratorio de Ciencias del Vidrio de la Universidad de Jena. Es precisamente la propiedad que hace que estos materiales sean tan interesantes que también impide que se procesen utilizando la ruta del vidrio.

Identificar combinaciones de líquidos iónicos, Matrices MOF y condiciones de fusión

Entonces, ¿cómo se hace que un material no fundible se pueda fundir para darle forma y procesarlo en su estado líquido? El equipo dirigido por el profesor Lothar Wondraczek de Jena ahora ha encontrado una respuesta a esta pregunta. "Llenamos los poros con un líquido iónico que estabiliza la superficie interna de tal manera que la sustancia finalmente puede derretirse antes de que se descomponga, ", explica Wondraczek. Los investigadores pudieron demostrar cómo las sustancias normalmente no fundibles de la familia MOF de estructuras de imidazolato zeolítico (ZIF) se pueden convertir en un estado líquido y, finalmente, un vaso. "De este modo, se puede obtener el componente deseado, por ejemplo, en forma de membrana o de disco. Los residuos del líquido iónico empleado se pueden lavar después de dar forma ".

La clave para futuras aplicaciones son las interacciones que tienen lugar entre el líquido iónico y el material MOF. Estos determinan la reversibilidad del proceso, es decir., la posibilidad de lavar el líquido auxiliar después del proceso de fusión. Si las reacciones no se adaptan, o la superficie de los poros no está adecuadamente estabilizada o existe un enlace químico irreversible entre el MOF y partes del líquido iónico. Por lo tanto, combinaciones ideales de líquidos, los materiales de la matriz y las condiciones de fusión deben identificarse con vistas a la aplicación deseada, para que los objetos de gran volumen fueran posibles.