Dei quattro stati della materia, i gas sono i più difficili da definire. Le molecole di gas si muovono rapidamente e selvaggiamente e non amano essere confinate. Quando confinato, calore e pressione si accumulano nel contenitore, e non ci vuole molto prima che il gas faccia saltare il coperchio del locale, letteralmente. Per fortuna, i gas sono superficiali. Fornire loro una superficie interna attraente, e si inchioderanno in men che non si dica. No, non è amore a prima vista, è adsorbimento.

"L'adsorbimento è il processo di fissaggio del gas alla superficie di un altro materiale:le pareti interne di un contenitore, Per esempio, "dice Chris Wilmer, professore assistente presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Petrolifera di Pitt. "Quando si verifica l'adsorbimento, le molecole di gas smettono di urtarsi l'una contro l'altra, riducendo la pressione. Così, aumentando la superficie interna di un contenitore, possiamo immagazzinare più gas in meno spazio."

Il Dr. Wilmer dirige il Laboratorio di Materiali Ipotetici, dove lui e il suo gruppo di ricerca sviluppano nuovi modi di conservare, separato, e gas di trasporto. Hanno recentemente pubblicato il loro studio "Thermal Transport in Interpenetrated Metal-Organic Frameworks" sull'American Chemistry Society Journal Chimica dei materiali . La copertina del numero conteneva anche un'immagine disegnata da Kutay Sezginel, uno studente laureato in ingegneria chimica nel laboratorio del Dr. Wilmer. Raffigurava strutture metalliche organiche compenetrate o MOF.

I MOF sono una classe promettente di materiali porosi, costituito da cluster metallici legati a molecole organiche. Scoperto meno di due decenni fa, I MOF aiutano a tenere a freno i gas perché la loro nanostruttura porosa ha un'area superficiale estremamente elevata e può essere progettata su misura per essere particolarmente appiccicosa a determinate molecole di gas. I MOF sono utilizzati per una varietà di funzioni tra cui lo stoccaggio del gas, separazione del gas, rilevamento, e catalisi.

Nello studio, i ricercatori hanno scoperto che i MOF possono dissipare ancora più calore dai gas confinati quando sono intrecciati l'uno nell'altro o "interpenetrati". Infatti, parallelo, i MOF compenetrati possono raffreddare i gas all'incirca alla stessa velocità di due MOF singolarmente. In altre parole, i gas non si preoccupano dei quarti vicini se quei quarti sono MOF.

Uno stoccaggio del gas più efficiente potrebbe portare a nuove possibilità nella produzione e nell'uso di energia sostenibile. Il petrolio rimane la fonte di energia preferita per la maggior parte dei veicoli di trasporto, ma il gas naturale è più economico, più abbondante, e un'alternativa più pulita. I serbatoi di gas naturale compresso sono troppo pesanti e costosi per sostituire i tradizionali serbatoi di benzina, ma i serbatoi di gas naturale adsorbito sono sia leggeri che economici. Un serbatoio MOF può immagazzinare la stessa quantità di carburante dei normali serbatoi di gas ma con un quarto della pressione. Questa è solo una potenziale applicazione.

"Serbatoi di ossigeno medico, stoccaggio di gas pericolosi provenienti dalla produzione di semiconduttori, e tecnologie che mirano a catturare, separato, e immagazzinare carbonio dall'aria possono tutti beneficiare dei MOF, " afferma il Dr. Wilmer. "Riteniamo che i MOF abbiano lo stesso impatto potenziale sul 21° secolo della plastica nel 20°".