Las zeolitas, que son materiales porosos cristalinos, se utilizan mucho en la producción de productos químicos, combustibles, materiales y otros productos. Hasta ahora, las zeolitas se han fabricado como materiales 3D o 2D. Esto ha cambiado con el reciente descubrimiento de zeolitas cristalinas en forma nanotubular (1D), por parte de investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia, la Universidad de Estocolmo y la Universidad Estatal de Pensilvania. Los hallazgos se publicaron en la edición del 6 de enero de Science .

"Un descubrimiento como este es una de las partes más emocionantes de nuestra investigación", dijo Sankar Nair, investigador principal y profesor de la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular de Georgia Tech. "Estamos cada vez más acostumbrados a realizar investigaciones que tienen una aplicación predeterminada al final, por lo que este es un recordatorio de que los descubrimientos fundamentales en la ciencia de los materiales también son emocionantes e importantes".

Las zeolitas tienen poros del tamaño aproximado de muchos tipos de moléculas, y los científicos e ingenieros han utilizado los diversos tamaños, formas y conexiones de los poros para discriminar entre moléculas de diferentes tamaños, lo que permite la producción de productos químicos adecuados para la producción de plástico o para la separación de moléculas no deseadas de las deseadas, como ejemplos.

El equipo estaba diseñando síntesis para ensamblar materiales de zeolita 2D. En un giro inesperado de los acontecimientos, algunos de los resultados indicaron que estaba ocurriendo un nuevo tipo de proceso de ensamblaje. De hecho, uno de esos casos condujo a un nuevo material de zeolita 1D que tenía una estructura similar a un tubo con paredes porosas perforadas. Este material 1D, denominado nanotubo zeolítico, era diferente a cualquier zeolita jamás sintetizada o descubierta en la naturaleza con anterioridad.

"Los nanotubos de zeolita podrían usarse para fabricar tipos completamente nuevos de componentes a nanoescala que pueden controlar el transporte de masa, calor o carga, no solo a lo largo del tubo, sino también hacia adentro y hacia afuera a través de las paredes perforadas", dijo Nair.

Resolver la disposición detallada de los átomos en el nanotubo de zeolita fue una tarea desafiante, para lo cual los investigadores de Georgia Tech se asociaron con expertos en cristalografía de zeolita en la Universidad de Estocolmo y Penn State. Descubrieron que las paredes de los nanotubos tenían una disposición única de átomos que no se conocen en las zeolitas 3D o 2D. Esta misma disposición también es responsable de forzar a la zeolita a formar un tubo 1D en lugar de un material 2D o 3D.

"Este es el primer ejemplo de una nueva clase de nanotubos, y su estructura única y bien definida brinda ideas y oportunidades emocionantes para diseñar nanomateriales de zeolita", dijo Tom Willhammar, coinvestigador e investigador de la Universidad de Estocolmo. "A través de más trabajo, esperamos que se puedan obtener diferentes nanotubos zeolíticos con variaciones en el tamaño, la forma y la química de los poros".

En pocas palabras, un tubo a escala nanométrica hecho de un material 1D con orificios perforados regulares en los lados ahora está disponible para exploración. Además de ser un descubrimiento científico fundamental que podría cambiar la forma en que pensamos sobre el diseño de materiales porosos, los investigadores ven potencial para muchas aplicaciones prácticas.

"Los atributos estructurales únicos de estos materiales permitirán una variedad de aplicaciones potenciales en separaciones de membranas, catálisis, detección y en dispositivos de energía donde el transporte de masa o energía es crucial", dijo Christopher W. Jones, co-investigador principal y profesor de la Tecnología de Georgia. "Los materiales también pueden tener propiedades mecánicas únicas, encontrando aplicaciones en materiales compuestos, como lo han hecho los nanotubos de carbono. En esta etapa, el cielo es el límite, y esperamos que los investigadores busquen formas creativas de implementar estos materiales en beneficio De la humanidad." + Explora más

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