Immagine del materiale poroso in sezione trasversale ingrandita 29.000 volte. La linea bianca è la placca d'oro su cui è costruito il materiale. Credito:Martin Ratsch
I ricercatori dell'Università di Göteborg hanno prodotto un materiale poroso e stabile in cui le cavità possono essere utilizzate per immagazzinare varie sostanze. Il materiale può essere utilizzato sia nell'industria farmaceutica che per la filtrazione a livello molecolare.
I materiali porosi sono molto interessanti per gli scienziati poiché possono interagire con le particelle ospiti, come ioni, atomi e molecole, nelle cavità del materiale. I materiali porosi inorganici come le zeoliti sono già utilizzati nei detersivi, dove svolgono un ruolo scambiando i propri ioni sodio con gli ioni calcio nell'acqua per trasformarla in acqua dolce.
Il problema con i materiali porosi inorganici è la mancanza di flessibilità nel progettarli secondo necessità.
Più facile da progettare
"Abbiamo basato la nostra scoperta sulla ricerca sui legami di carbonio covalenti premiati con il Premio Nobel nel 2010. In passato, siamo stati in grado di creare materiali organici e porosi in forma di polvere utilizzando molecole di carbonio, ma questo approccio è più adatto per immagazzinare gas nel cavità. Ora possiamo costruire un materiale con strati di film sottili che è molto più stabile e più facile da progettare secondo le nostre specifiche", afferma Martin Ratsch, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Chimica e Biologia Molecolare.
Ratsch costruisce film porosi su una sottile lastra d'oro, dove legami di carbonio covalenti creano una superficie porosa stabile. Aggiungendo una quantità controllata di molecole a base di carbonio attivate dall'elemento palladio, può creare film porosi dello spessore desiderato e con cavità della giusta dimensione. Il risultato è una superficie liscia che consente ai ricercatori di combinare strati di pellicole con proprietà diverse, un po' come un biscotto al cioccolato. Le sostanze possono essere poste nelle cavità all'interno del materiale secondo necessità.
"Ci sono diversi campi di applicazione. Il film poroso può fungere anche da membrana nelle batterie, quando si vuole controllare il numero di ioni che possono passare."
Funziona anche come filtro
Ratsch sottolinea inoltre che il nuovo materiale potrebbe essere un modo interessante per filtrare le soluzioni fino a livello molecolare, poiché è possibile determinare la dimensione delle cavità. In teoria potrebbe essere possibile filtrare la vodka in modo che le molecole di etanolo rimangano intrappolate, mentre le molecole d'acqua più piccole possano passare attraverso le cavità.
Il film poroso è stato prodotto in laboratorio su scala molto piccola. Restano molte ricerche da fare, soprattutto se si vuole che il processo sia meno costoso.
"Usiamo una sottile lamina d'oro per costruire il materiale e il palladio come catalizzatore per creare i legami di carbonio covalenti. Dobbiamo trovare un'altra sostanza come catalizzatore prima di poter aumentare la produzione. Questo dovrebbe essere il prossimo passo nella ricerca, e potrebbero volerci 10 anni prima che questo materiale diventi commercialmente valido."
La tesi si intitola "Towards 3D Covalent Organic Framework Films" ed è pubblicata online. + Esplora ulteriormente
