Las esponjas de alta tecnología de los materiales nanoporosos infinitamente pequeños pueden capturar y liberar productos químicos gaseosos o líquidos de forma controlada. Un equipo de investigadores franceses y alemanes del Institut de Recherche de Chimie Paris CNRS / Chimie ParisTech y el InstitutCharles Gerhardt de Montpellier CNRS / Universidad de Montpellier / ENSCM 1 ha desarrollado y descrito uno de estos materiales, DUT-49, cuyo comportamiento es totalmente contradictorio. Cuando se aumenta la presión para que una muestra de DUT-49 absorba más gas, el material se contrae repentinamente y libera su contenido, como si,Al inhalar, los pulmones se contrajeron y expulsaron el aire que contenían. Este trabajo, publicado en Naturaleza el 6 de abril de 2016, hace posible prever un comportamiento innovador en la ciencia de los materiales.
Capturar moléculas tóxicas en el aire ambiente, almacenar hidrógeno, enfocarse en la liberación de medicamentos: la lista de aplicaciones que podrían usar materiales nanoporosos flexibles es interminable. Estos materiales usan la gran superficie de sus poros para capturar y almacenar moléculas gaseosas o líquidas: estofenómeno se llama adsorción 2 . Sus poros pueden absorber cantidades impresionantes de productos; siguen creciendo hasta que alcanzan su límite de flexibilidad.
Un equipo francés y alemán ha diseñado un nuevo tipo de material nanoporoso: DUT-49. Formado por autoensamblaje a partir de un esqueleto de carbono y átomos de cobre, su estructura es orgánica y metálica. Es un polvo increíblemente poroso: el interno 3 el área de superficie de un solo gramo de este material es de 5,000 m². Por lo tanto, el DUT-49 puede absorber el equivalente de un tercio de su peso en metano. Al igual que otros materiales "inteligentes" en su familia, sus propiedades cambian en función de estimulaciones externas,tales como presión, temperatura o luz. Si la presión aumenta mientras se captura un gas, tanto la cantidad de gas adsorbido como, en el caso más común, el tamaño de poro del material aumentan. La flexibilidad inusualmente alta del DUT-49 causa un fenómeno inesperadosin embargo: a medida que el material se llena de gas, se contrae repentinamente cuando alcanza cierta presión y su volumen se reduce a la mitad si la presión continúa aumentando.
Los investigadores originalmente consideraron esto como una falla instrumental, porque ninguno de los millones de otros materiales conocidos que absorben gases se comportan de esta manera. Sin embargo, este fenómeno de "adsorción negativa" ha sido confirmado por mediciones adicionales y el equipo ha podido describir el mecanismoLas moléculas de gas almacenadas en los poros del DUT-49 establecen fuertes interacciones con la estructura del sólido. Dependiendo de la cantidad de gas adsorbido, esto puede alterar la disposición de los átomos que forman el material y eventualmente provocar su contracción. Este comportamiento específicoha sido probado con butano y metano y se espera que sea aplicable a otros compuestos gaseosos en DUT-49.
DUT-49 es otro material recientemente descubierto con propiedades físicas "anormales", como aquellos con expansión térmica negativa que se contraen cuando se calientan. Este resultado abre un amplio campo de estudio sobre materiales porosos flexibles y su comportamiento innovador en materialesciencia. Esto podría conducir al desarrollo de interruptores y sensores nanométricos. La deflación del material es una fuerte respuesta a un pequeño evento provocado por un valor umbral fácilmente detectable.
1 Este proyecto fue apoyado por el Institut Universitaire de France en particular.
2 En absorción, la entidad capturada desaparece, mientras que en la adsorción las moléculas de gas solo quedan atrapadas.
3 Totalidad de la superficie disponible para adsorber moléculas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por CNRS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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