Le strutture metallo-organiche sono materiali porosi in grado di assorbire quantità incredibili di sostanze, e i ricercatori sperano di usarli per assorbire gli inquinanti o come parte di celle a combustibile che immagazzinano gas idrogeno.

Ora, I chimici dell'Università del Michigan hanno sviluppato un metodo più semplice ed efficiente per produrre strutture metallo-organiche su larga scala che rendono i MOF il più porosi possibile. Infatti, un solo grammo del MOF prodotto dai chimici può assorbire la quantità di materiale di un campo da calcio, se il materiale fosse posato in un unico strato attraverso il campo.

I MOF sono materiali porosi costituiti da gruppi metallici collegati tra loro con molecole organiche:immagina i connettori e le aste di Tinkertoys. Questa costruzione crea strutture con superfici molto elevate.

Per esempio, I MOF potrebbero essere usati per pulire i prodotti farmaceutici dall'acqua attirando le molecole dei prodotti farmaceutici e facendoli aderire alle strutture interne del MOF, in un processo chiamato "adsorbimento". Maggiore è la superficie di un MOF, più materiale può assorbire.

Ma queste proprietà non vengono facilmente, dice Adam Matzger, l'autore principale dello studio e professore di chimica e di ingegneria macromolecolare.

I MOF sono spesso creati in solventi che evaporano solo a temperature molto elevate. Per rendere poroso un MOF, i chimici devono "attivare" i MOF rimuovendo quel solvente. Ciò è stato generalmente fatto bagnandoli in diversi solventi che hanno punti di ebollizione bassi per ore o giorni, scambiando un solvente con l'altro nel MOF.

È anche difficile rimuovere tutte le molecole di solvente sostitutive che intasano i MOF, che sono stati collocati lì dal processo di attivazione. Parte del problema, Matzger dice, è che i solventi sostitutivi tendevano ad avere un'elevata tensione superficiale. Quando tiri fuori quei solventi dai MOF, il solvente si aggrappa alle delicate strutture all'interno del MOF e può distruggerle.

"Quando rimuovi qualcosa con un'elevata tensione superficiale da un MOF, tira su quel poro e tende a farlo collassare, " ha detto. " Andando a tensione superficiale ultra bassa, siamo in grado di evitarlo".

In precedenza, i chimici avevano usato quella che viene chiamata anidride carbonica supercritica, o anidride carbonica in una fase ibrida liquida/gassosa, mantenuto ad una certa temperatura e pressione.

"Ma è un dolore da usare, " Ha detto Matzger. "Devi tenerlo sotto pressione molto alta, e richiede attrezzature specializzate. Non è eccezionale per produrre MOF su larga scala".

Il team ha anche scoperto che lo scambio di solventi è estremamente rapido e che i solventi con tensioni superficiali ultra basse possono attivare con successo i MOF. Due delicati, MOF altamente porosi, UMCM-9 e FJI-1, può raggiungere la massima superficie utilizzando solventi come n-esano o perfluoropentano. Questi solventi attivano i MOF in pochi minuti, consentendo loro di passare da oggetti di curiosità in laboratorio alla prossima generazione di adsorbenti di importanza industriale.

"Pensiamo che sia un'alternativa molto semplice, " Ha detto Matzger. "È possibile utilizzare solventi dallo scaffale invece di anidride carbonica supercritica specializzata".