Los científicos de la Universidad de Kyoto están un paso más cerca de diseñar materiales porosos que puedan cambiar y retener sus formas, una función conocida como efecto de memoria de forma.
Los materiales con memoria de forma tienen aplicaciones en muchos campos. Por ejemplo, podrían implantarse en el cuerpo y luego inducirse a cambiar de forma para una función específica, como servir como andamio para la regeneración del tejido óseo. El efecto de memoria de forma esbien documentado en algunos materiales, incluidas las cerámicas y las aleaciones metálicas. Pero es raro y poco entendido en los materiales porosos cristalinos.
Ahora, Susumu Kitagawa, del Instituto de Ciencias Integradas de Materiales Celulares de la Universidad de Kioto, y sus colegas en Japón, Irlanda y los Estados Unidos han demostrado un efecto de memoria de forma en un material orgánico de metal flexible, solo la segunda observación de este tipo que se haya reportado.sus hallazgos en la revista Avances científicos .
Los cristales se hicieron disolviendo una mezcla de productos químicos y hexahidrato de nitrato de zinc en un disolvente común llamado dimetilformamida a 120 ° C durante 24 horas. Utilizando una técnica de rayos X llamada difracción de rayos X de un solo cristal, el equipo estudió los cristales 'encontraron que estaban formados por celosías ligeramente distorsionadas en forma de rueda de paletas, que estaban hechas de iones centrales de zinc unidos a moléculas orgánicas circundantes. Esta 'fase alfa' del cristal tenía un 46% de porosidad, lo que significa que el 46% de su volumen estaba disponiblepara aceptar nuevas moléculas; la propiedad que hace que los materiales porosos sean adecuados para una variedad de aplicaciones.
Cuando el equipo calentó el cristal alfa a 130 ° C en el vacío durante 12 horas, el cristal se volvió más denso, sus celosías se distorsionaron más y su porosidad se redujo a solo un 15%. Llamaron a esta fase del cristal sufase beta.
Luego agregaron dióxido de carbono al cristal a una temperatura de -78 ° C. El dióxido de carbono se adsorbió en los poros del cristal y la forma del cristal cambió a redes menos distorsionadas que las de la fase beta. El volumen disponible para aceptar invitadoslas moléculas aumentaron al 34%. Cuando el equipo agregó y eliminó dióxido de carbono del cristal durante diez ciclos consecutivos, descubrieron que conservaba su forma. Llamaron a esta fase del cristal su fase gamma de "memoria de forma".
Agregar nitrógeno o monóxido de carbono a temperaturas variables también indujo la transformación del cristal de su fase beta a su fase gamma.
El equipo pudo revertir la fase gamma del cristal a su fase beta calentándola a 130 ° C al vacío durante dos horas. Para volver a la fase alfa, la fase gamma del cristal se empapó en dimetilformamida durante cincominutos.
Los análisis del equipo sobre el cristal les permitieron comprender mejor cómo cambia su función junto con la estructura. Los investigadores señalan que su trabajo podría proporcionar la base para diseñar más ejemplos de materiales porosos con memoria de forma.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Kyoto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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