Un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en Dallas ha desarrollado un método novedoso para atrapar gases potencialmente dañinos dentro de estructuras organometálicas microscópicas.
Estos marcos orgánicos de metal, o MOF, están hechos de diferentes bloques de construcción compuestos por centros de iones metálicos y moléculas enlazadoras orgánicas. Juntos forman una estructura en forma de panal que puede atrapar gases dentro de cada panal o poro.
Las diminutas estructuras a nanoescala también tienen el potencial de atrapar varias emisiones de cosas tan inmensas como fábricas de carbón y tan pequeñas como automóviles y camiones. Sin embargo, hay algunas moléculas que simplemente están adsorbidas demasiado débilmente para permanecer contenidas dentro del andamio MOFLa adsorción describe cómo una capa extremadamente delgada de moléculas como gases, solutos o líquidos puede adherirse a las superficies de cuerpos sólidos o líquidos.
"Estas estructuras tienen la capacidad de almacenar gases, pero algunos gases están demasiado débilmente ligados y no pueden quedar atrapados durante un período de tiempo sustancial", dijo el Dr. Kui Tan, científico investigador del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UTDallas y autor principal del estudio publicado en línea el 13 de diciembre en Comunicaciones de la naturaleza .
Después de estudiar este problema, Tan decidió intentar introducir una molécula que pueda tapar la superficie exterior de cada cristal MOF de la misma manera que las abejas sellan sus panales con cera para evitar que la miel se derrame.
En este caso, Tan introdujo vapores de una molécula llamada etilendiamina, o EDA, que creó una monocapa, sellando eficazmente el "panal" de MOF y atrapando gases como dióxido de carbono, dióxido de azufre y óxido nítrico en su interior.
Esta monocapa tiene menos de 1 nanómetro de espesor, o menos de la mitad del tamaño de una sola hebra de ADN.
Para cuantificar la cantidad de gas que quedó atrapado y permaneció en las estructuras de MOF cubiertas con EDA, Tan y su equipo utilizaron espectroscopía infrarroja in situ resuelta en el tiempo, probando la eficiencia de este "corcho" molecular para atrapar gases débilmente adsorbidos.
La presencia de las moléculas de gas adsorbidas en el MOF se mostró en una pantalla de computadora cercana como picos invertidos, lo que reveló que el vapor de EDA podía retener eficazmente el dióxido de carbono del gas de efecto invernadero durante hasta un día.
"Las aplicaciones potenciales de este hallazgo podrían incluir el almacenamiento y liberación de hidrógeno o gas natural para hacer funcionar su automóvil, o en usos industriales donde las estructuras podrían atrapar y separar gases peligrosos para evitar que ingresen a la atmósfera", dijo Tan.
Como descubrimiento adicional, Tan descubrió que una exposición leve al vapor de agua interrumpiría la monocapa, penetraría en la estructura y liberaría completamente los vapores atrapados a temperatura ambiente. Tal selectividad de la membrana EDA abre nuevas opciones para manejar las emisiones de gases, dijo.dijo.
"La idea de usar EDA como límite provino de Kui, quien procedió a hacer una enorme cantidad de trabajo para demostrar este nuevo concepto, con aportes teóricos críticos de nuestros colaboradores en la Universidad Wake Forest", dijo el Dr. Yves Chabal, director deel departamento de ciencia e ingeniería de materiales de la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Erik Jonsson y autor principal del artículo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Dallas . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :