— Там, оказывается, за MOF Нобелевку выдали и это суперкрутая штука! — пишет @ninik2501 с канала @nommy_maid
Выдали! Суперкрутая!
Это металл-органические каркасы. Они сделаны из металлических узлов и органических палок, получается такая офигенная губка.
Вы наверняка видели такие конструкторы из узлов и палок, вот точно такая же, только из наноматериала.
Почему губка офигенная — потому что один грамм имеет площадь поверхности примерно как у торгового центра (до 7 тысяч квадратных метров). Больше на этой планете пока у твёрдых веществ не получается.
И вторая особенность — в этой губке можно настроить размер пор, и тогда она будет захватывать только нужные молекулы.
В чём прикол:
— В пустыне можно настроить MOF ловить воду, и при влажности 10-20% — она будет выжимать её из проходящего воздуха. MOF-303 под ультрафиолетом всасывает воду даже из очень сухого воздуха.
— Очень крутые фильтры для газов, например, CO₂.
— В губку можно накачать газ и просто выдавать его кусками. Например, тот же водород или метан. Там, если что, обычно нужны огромные давления или криогенные температуры. А тут просто в магазине можно будет купить кусок газа.
— Адресная доставка химии для разных производственных процессов и фармы.
Работа появились в 1989 году, если что, но премию дали только сейчас. Потому что дошли до практического применения наконец-то. И теперь делать MOFы можно пачками, дешевле и они не рассыпаются почти сразу.
Работа раз, открытие. Они что-то варили с кувалдой и какой-то матерью, а потом разбирались, что же сварили. Потом это официально назвали открытием новой конфигурации меди (плоский треугольник). Не могли добиться нормальной реакции, плюнули, подали давление и температуру — и получили структуру, которую до этого наука считала нетипичной и которая до них не была описана в литературе. Очень удивились, а потом обрадовались.
Работа два, научились производить. Первые губки из металла и органических перемычек были нестабильными. Стоило удалить из их пор жидкость, в которой они синтезировались, как они тут же схлопывались в порошок. Там научились правильно комбинировать металлы и линкеры, чтобы получить губку с устойчивостью к сильным кислотам (материал UiO-66) и агрессивным щелочам.
В каркасах с одинаковой структурой замена одного металла на другой из той же группы (с циркония на гафний) меняет свойства материала. Так научились настраивать MOF.
И ещё в реакцию добавляют модуляторы — они похожи на органические линкеры, но могут цепляться к металлу только одним концом, поэтому не способны строить каркас. Модуляторы облепляют металлические узлы и мешают линкерам быстро соединяться с ними. Реакция сильно замедляется. А это значит порядок: молекулы успевают выстроиться в правильную кристаллическую решетку с нужными пустотами.
Получили:
— DUT-60, 5,02 кубических сантиметра на грамм, а площадь поверхности — 7840 квадратных метров на грамм.
— Кристаллический MOF, который способен выжить даже в «царской водке» — смеси кислот, которая растворяет золото.
— И ещё материал, который сопротивляется воде и может выдержать 1000 циклов зарядки-отдачи.
А тут уже изучали хранение газов. В материалах каналы 3×6 и 3×3 ангстрема (это примерно размер маленьких молекул, вроде воды или газов). При давлении в 30 атмосфер 1 грамм высушенного материала впитывал 2,3 миллимоля метана (около 37 миллиграммов) и 0,8 миллимоля азота или кислорода. Это результат, сопоставимый с промышленными цеолитами (13X и 5A), которые используются обычно для такого. И ещё для кислородных генераторов, костюмов антирадиационной защиты и для кошачьих лотков. Или вот таких ковриков для ванной.
Там же получили первые трубки и сложные сборные фигуры.
В итоге только вот недавно, через 27 лет после первой работы, награда нашла героев. И это нормальная история для Нобелевки, если что.
--
Вступайте в ряды Фурье! | Самые читаемые посты
Заходит атом в бар и достает нейтрон. Весь бар ахает. Атом:
— Спокойно, он не заряжен!