Los investigadores han utilizado ondas sonoras para manipular con precisión átomos y moléculas, acelerando la producción sostenible de materiales inteligentes innovadores.
Los marcos organometálicos, o MOF, son nanomateriales increíblemente versátiles y súper porosos que se pueden usar para almacenar, separar, liberar o proteger casi cualquier cosa.
Se predice que será el material definitorio del siglo XXI, los MOF son ideales para detectar y atrapar sustancias en concentraciones mínimas, para purificar agua o aire, y también pueden contener grandes cantidades de energía, para fabricar mejores baterías y dispositivos de almacenamiento de energía.
Los científicos han diseñado más de 88,000 MOF personalizados con precisión, con aplicaciones que van desde la agricultura hasta los productos farmacéuticos, pero el proceso tradicional para crearlos es ambientalmente insostenible y puede llevar varias horas o incluso días.
Ahora los investigadores de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, han demostrado una técnica limpia y verde que puede producir un MOF personalizado en minutos.
Dr. Heba Ahmed, autor principal del estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , dijo que el método eficiente y escalable aprovechó el poder de precisión de las ondas de sonido de alta frecuencia.
"Los MOF tienen un potencial ilimitado, pero necesitamos técnicas de síntesis más limpias y rápidas para aprovechar al máximo todos sus posibles beneficios", dijo Ahmed, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Investigación de Micro / Nanofísica de RMIT.
"Nuestro enfoque accionado acústicamente evita los daños ambientales de los métodos tradicionales y produce MOF listos para usar de manera rápida y sostenible"
"La técnica no solo elimina uno de los pasos más largos para hacer MOF, sino que no deja rastro y se puede ampliar fácilmente para una producción en masa eficiente"
Dispositivo de sonido: cómo hacer un MOF
Los marcos organometálicos son polvos cristalinos llenos de pequeños agujeros de tamaño molecular.
Tienen una estructura única metales unidos entre sí por enlaces orgánicos y son tan porosos que si tomas un gramo de un MOF y extiendes su superficie interna, cubrirías un área más grande que un campo de fútbol.
Algunos han pronosticado que los MOF podrían ser tan importantes para el siglo XXI como los plásticos para el siglo XX.
Durante el proceso de producción estándar, los solventes y otros contaminantes quedan atrapados en los agujeros del MOF.
Para eliminarlos, los científicos usan una combinación de vacío y altas temperaturas o solventes químicos nocivos en un proceso llamado "activación"
En su nueva técnica, los investigadores de RMIT usaron un microchip para producir ondas de sonido de alta frecuencia.
El coautor y experto en acústica, Dr. Amgad Rezk, dijo que estas ondas de sonido, que no son audibles para los humanos, se pueden utilizar para la fabricación de micro y nano precisión
"En la nanoescala, las ondas sonoras son herramientas poderosas para el ordenamiento meticuloso y la maniobra de átomos y moléculas", dijo Rezk.
Los "ingredientes" de un MOF - un precursor de metal y una molécula orgánica de unión - fueron expuestos a las ondas de sonido producidas por el microchip.
Usando las ondas de sonido para organizar y vincular estos elementos, los investigadores pudieron crear una red altamente ordenada y porosa, al mismo tiempo que "activaban" el MOF al expulsar los solventes de los agujeros.
El investigador principal, el distinguido profesor Leslie Yeo, dijo que el nuevo método produce MOF con agujeros vacíos y un área de superficie alta, eliminando la necesidad de una "activación" posterior a la síntesis
"Las técnicas existentes generalmente demoran mucho tiempo desde la síntesis hasta la activación, pero nuestro enfoque no solo produce MOF en pocos minutos, ya están activadas y listas para la aplicación directa", dijo Yeo, profesor de ingeniería química y director de Micro/ Laboratorio de Investigación de Nanofísica en RMIT.
Los investigadores probaron con éxito el enfoque de los MOF a base de cobre y hierro, con la técnica se puede ampliar a otros MOF y escalar para una producción verde eficiente de estos materiales inteligentes.
Se publica en "Ensamblaje de fluidos acústicos personalizados de marcos organometálicos orientados y activados simultáneamente", con colaboradores de CSIRO y el Centro de Excelencia ARC en Ciencia y Tecnología Bio-Nano Convergentes de la Universidad de Melbourne Comunicaciones de la naturaleza.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad RMIT . Original escrito por Gosia Kaszubska. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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