Un team internazionale di ricercatori ha recentemente sintetizzato strutture organiche covalenti a base di poliariletere, il materiale poroso cristallino più stabile mai registrato. Il gruppo, che include Yushan Yan dell'Università del Delaware e Qianrong (Frank) Fang dell'Università di Jilin, un ex ricercatore post-dottorato con Yan all'UD, hanno descritto i loro risultati sulla rivista scientifica internazionale Chimica della natura .

Alcuni materiali agiscono come setacci e lasciano passare le molecole attraverso i loro pori. Questi materiali, noti come setacci molecolari, sono utili in molti processi industriali, soprattutto nei settori chimico ed energetico. Potrebbero essere usati per rimuovere i contaminanti dall'acqua. Hanno anche ricevuto attenzione per potenziali applicazioni nel settore aerospaziale, trasporto ferroviario, produzione automobilistica e altro ancora, ma così lontano, le loro applicazioni sono state limitate dalla loro instabilità in condizioni estreme.

Yan, il Professore Emerito di Ingegneria presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare, ha studiato materiali porosi cristallini come la zeolite sin dalla sua ricerca di dottorato nei primi anni '90. Ha vinto il Donald Breck Award, il più alto riconoscimento dell'International Zeolite Association nel 2010 per il suo lavoro sui film sottili di zeolite. Quando Fang si è unito al suo gruppo nel 2009, la coppia ha iniziato a esplorare una classe emergente di materiali porosi cristallini chiamati strutture organiche covalenti, che sono legati da legami covalenti, mostra una grande promessa, ma a volte sono limitati dalle sostanze chimiche disponibili e dalla loro instabilità in condizioni difficili, come acidi e basi forti.

Yan e Fang sono stati i primi a realizzare strutture organiche covalenti utilizzando un legame stabile carbonio-azoto (immide) e da allora, prima alla UD e poi alla Jilin University dopo che Fang lasciò la UD per riprendere una prestigiosa posizione di facoltà in Cina, ha lavorato per sviluppare strutture organiche covalenti basate su legami carbonio-ossigeno. Avevano previsto che questi materiali sarebbero stati stabili, se solo fossero stati in grado di produrli.

Fare così, hanno realizzato strutture in poliariletere, un tecnopolimero altamente stabile. Progettando accuratamente gli scheletri sulla base di nuovi legami stabili, hanno fatto un materiale che era più stabile di qualsiasi altro del suo genere.

"Una volta che hai il legame carbonio-ossigeno, questo materiale poroso è stabile in acido forte, basi solide, e forti ossidanti, " ha detto Yan. Le strutture sono anche stabili fino a 400 gradi Celsius. "Tra i materiali cristallini porosi, organico o inorganico, questo è il più stabile."

Per il passaggio successivo, il team di ricerca ha realizzato strutture organiche covalenti a base di poliariletere che potrebbero setacciare i residui di antibiotici dall'acqua in un pH compreso tra 1 e 13.

Nella carta, il gruppo di ricerca ha concluso:"Questi COF stabili [strutture organiche covalenti] sono una piattaforma perfetta per la preparazione di materiali funzionali che possono essere utilizzati in ambienti chimici estremi".