Diagramma grafico del seme all'interno del MOF che mostra come le molecole più piccole scorrono attraverso i pori del MOF e vengono modificate in qualche modo dalle nanoparticelle attaccate al seme. Le molecole più grandi non passano attraverso i pori e sono escluse. Credito immagine - Dott. Paolo Falcaro e Dott. Dario Buso
(PhysOrg.com) -- Gli scienziati del CSIRO hanno sviluppato una tecnica semplice ma efficace per far crescere e aggiungere valore a un nuovo entusiasmante gruppo di materiali intelligenti che potrebbero essere utilizzati in aree come il rilevamento ottico e lo stoccaggio e la consegna dei farmaci.
Lavorando con un team di collaboratori internazionali, Il dott. Paolo Falcaro e il dott. Dario Buso della Future Manufacturing Flagship di CSIRO hanno sviluppato un modo rivoluzionario per controllare la crescita, e fornire funzionalità aggiuntive, a una famiglia di materiali intelligenti noti come strutture metallo-organiche, o MOF.
I MOF sono costituiti da cristalli ultraporosi ben ordinati che formano strutture multidimensionali con enormi aree superficiali. Un grammo del materiale può avere la superficie di più di tre campi da calcio.
I loro pori spaziosi forniscono ai MOF il potenziale per essere utilizzati come "spugne" per immagazzinare gas come l'idrogeno, anidride carbonica o gas naturale. Potrebbero anche essere usati come setacci di dimensioni nanometriche per purificare gas o liquidi, per catalisi, o per il trasporto mirato di farmaci nel corpo.
Un articolo sulla ricerca è stato pubblicato nell'ultima edizione della rivista scientifica, Comunicazioni sulla natura .
Secondo il dottor Buso, sebbene i MOF abbiano molte potenziali applicazioni pratiche, sono difficili da controllare e lenti a crescere.
Immagine al microscopio elettronico a scansione del seme all'interno dei cristalli MOF. Credito immagine - Dott. Paolo Falcaro e Dott. Dario Buso
“Per affrontare questi problemi, abbiamo sviluppato una nuova tecnica nota come seeding che consente all'utente di avere il controllo completo su dove e come crescono i cristalli MOF. Inoltre, la tecnica di semina accelera notevolmente il processo di crescita.
“Abbiamo scoperto che i cristalli MOF crescono in modo completamente ordinato e prevedibile una volta che introduciamo microparticelle sferiche di ceramica, note come semi, nella soluzione MOF. In effetti i semi "fissano" i cristalli MOF alla superficie. Quindi, controllando il posizionamento dei semi, possiamo controllare come e dove crescono i MOF, anche su superfici tridimensionali complesse.
“Non solo, ma l'aggiunta dei semi consente ai cristalli MOF di formarsi tre volte più velocemente rispetto al modo convenzionale, Ha detto il dottor Bruso.
Il dott. Falcaro ha affermato che i semi non solo consentono ai suoi colleghi di controllare la crescita dei cristalli MOF, ma consentono anche loro di costruire funzionalità aggiuntive proprio all'interno delle strutture MOF.
“Per sfruttare appieno la flessibilità dei MOF volevamo vedere se potevamo conferire al materiale proprietà aggiuntive utilizzando la nostra nuova tecnica, ” ha detto il dottor Falcaro. “Siamo stati entusiasti di scoprire che era relativamente semplice incorporare nanoparticelle attive nel seme e quindi incorporare il seme all'interno del MOF.
“Ad esempio, abbiamo scoperto che possiamo aggiungere nanoparticelle al seme che rendono il MOF magnetico, luminescente, catalitico, fotocromatiche – il tutto senza compromettere la qualità della struttura MOF. In effetti abbiamo sviluppato una nuova classe di compositi MOF adattivi costituiti da un nucleo funzionale circondato da una struttura ultra-porosa”.
