I ricercatori dell'Università di Kyoto hanno sviluppato un nuovo approccio per controllare la fabbricazione di tessuti morbidi, materiali porosi, superare una sfida primaria nella scienza dei materiali.

Poroso, i materiali gelatinosi che hanno una struttura stabile nonostante le loro minuscole cavità hanno un'ampia varietà di potenziali applicazioni. Isolamento degli edifici, dispositivi di accumulo di energia, tecnologie aerospaziali, e anche le pulizie ambientali possono trarre vantaggio dall'incorporazione di materiali leggeri e flessibili. Gli assemblaggi molecolari chiamati poliedri metallo-organici (MOP) sono i principali contendenti per questi materiali a causa delle loro forme e porosità interessanti. Ma fabbricare materiali da questi assemblaggi con porosità intrinseca e controllata rimane una sfida.

Shuhei Furukawa dell'Istituto per le scienze integrate dei materiali cellulari (iCeMS) dell'Università di Kyoto, con colleghi in Giappone e Spagna, ha trovato un modo per controllare la sintesi di un gel poroso attraverso l'autoassemblaggio di MOP utilizzando linker organici.

Hanno iniziato con un MOP a forma cubottaedrica formato da atomi di rodio legati con forti legami carbossilati, che gli conferiscono un alto grado di stabilità strutturale. I MOP sono stati posti in un solvente liquido con molecole organiche di "linker" per innescare il processo di autoassemblaggio. Il team ha scoperto che l'aggiunta graduale di linker alla soluzione e la modifica della temperatura della soluzione ha permesso loro di controllare la formazione e la dimensione delle particelle sferiche che si sono sviluppate.

I ricercatori hanno scoperto che sottili cambiamenti nelle condizioni di reazione hanno notevolmente influenzato l'esito delle reazioni. Quando il team ha aggiunto una grande quantità di molecole di collegamento alla soluzione di rodio MOP a 80°C e poi l'ha raffreddata rapidamente a temperatura ambiente, un gel formato. Il team ha quindi trattato il gel con anidride carbonica supercritica. Il gas ha sostituito la componente liquida del gel, portando alla formazione di un "aerogel" ultraleggero.

"Prevediamo che, comprendendo la relazione tra le geometrie su scala molecolare e le forme macroscopiche risultanti, si può fare un vero passo avanti verso lo sviluppo di materia soffice che sia sia permanentemente porosa che suscettibile di lavorazione dei materiali, " concludono i ricercatori nel loro studio pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura . Le loro scoperte potrebbero portare alla fabbricazione di soft, materiali flessibili che hanno porosità permanente, dicono.