Gli occhiali sono una parte indispensabile della vita di tutti i giorni. Uno dei motivi più importanti per questo è che gli oggetti in vetro possono essere prodotti quasi universalmente ed economicamente in un'ampia varietà di forme e dimensioni utilizzando le loro corrispondenti fusioni. La lavorazione in fase liquida (viscosa) offre una versatilità difficilmente ottenibile con altri materiali. Però, ciò presuppone che il materiale di cui è fatto il vetro in termini di composizione chimica possa essere del tutto fuso.

I cosiddetti composti di struttura metallo-organica, in breve MOF, hanno suscitato un grande interesse negli ultimi anni. Grazie alle loro proprietà speciali, si ritiene che abbiano un grande potenziale per future applicazioni nelle tecnologie energetiche e ambientali, ma anche come componenti di sensori e nelle scienze biologiche e della vita. Per esempio, I MOF possono essere utilizzati come materiali di partenza per membrane filtranti per la separazione dei gas nei processi tecnici di combustione o per il trattamento delle acque. La base per la moltitudine di possibili applicazioni è soprattutto una proprietà eccezionale dei MOF:la loro porosità elevata e ampiamente controllabile. Le sostanze MOF sono costituite da particelle inorganiche che sono collegate da molecole organiche per formare una rete di pori. Poiché i MOF sono prevalentemente in forma di polvere, una delle principali sfide del settore è produrre componenti sfusi. È qui che entrano in gioco gli occhiali.

Trade-off tra proprietà e processabilità

Ma a parte poche eccezioni, la porosità di tutte le cose impedisce ai materiali di essere fusibili e, così, trasformabili in componenti della forma desiderata. Chimici dell'Università Friedrich Schiller di Jena, Germania, e l'Università di Cambridge, Regno Unito, ora hanno trovato una soluzione a questo problema. Riportano i risultati della loro ricerca nell'attuale numero di Comunicazioni sulla natura .

Per produrre componenti per applicazioni industriali da MOF, possono essere trasformati nei cosiddetti vetri ibridi, Per esempio. Per fare questo, però, devi fonderli, un processo che non è semplice in questo caso specifico. Finora, solo una manciata di candidati di questa classe di sostanze è stata effettivamente dimostrata fondente. "Nella maggior parte dei materiali MOF conosciuti, l'elevata porosità è uno dei motivi per cui, riscaldandosi, si decompongono termicamente prima di raggiungere il punto di fusione, questo è, bruciano, " spiega Vahid Nozari, dottorando presso il Laboratorio di Scienze del Vetro dell'Università di Jena. È proprio la proprietà che rende questi materiali così interessanti che impedisce anche loro di essere lavorati utilizzando il percorso del vetro.

Identificazione di combinazioni di liquidi ionici, Matrici MOF e condizioni di fusione

Quindi, come si rende fusibile un materiale non fusibile per modellarlo e lavorarlo allo stato liquido? Il team guidato dal professore di Jena Lothar Wondraczek ha ora trovato una risposta a questa domanda. "Abbiamo riempito i pori con un liquido ionico che stabilizza la superficie interna in modo tale che la sostanza possa finalmente sciogliersi prima ancora di decomporsi, " spiega Wondraczek. I ricercatori sono stati in grado di mostrare come le sostanze normalmente non fusibili della famiglia MOF di strutture imidazolate zeolitiche (ZIF) possono effettivamente essere convertite in uno stato liquido e, finalmente, un bicchiere. "In questo modo, è possibile ottenere il componente desiderato, Per esempio, sotto forma di membrana o disco. I residui del liquido ionico impiegato possono quindi essere lavati via dopo la sagomatura."

La chiave per le applicazioni future sono le interazioni che avvengono tra il liquido ionico e il materiale MOF. Questi determinano la reversibilità del processo, cioè., la possibilità di lavare il liquido ausiliario dopo il processo di fusione. Se le reazioni non sono adattate, o la superficie dei pori non è adeguatamente stabilizzata o c'è un legame chimico irreversibile tra il MOF e parti del liquido ionico. Perciò, combinazioni ideali di liquidi, i materiali di matrice e le condizioni di fusione devono essere identificati in vista dell'applicazione desiderata, in modo che gli oggetti di grande volume diventassero possibili.