Estruturas metal-orgânicas são materiais porosos que podem absorver quantidades incríveis de substâncias, e os pesquisadores esperam usá-los para limpar poluentes ou como parte de células de combustível que armazenam gás hidrogênio.

Agora, Os químicos da Universidade de Michigan desenvolveram um método mais simples e eficiente para fabricar estruturas metal-orgânicas em grande escala que torna os MOFs o mais porosos possível. Na verdade, um único grama de MOF produzido pelos químicos pode absorver todo o material de um campo de futebol, se o material foi colocado em uma única camada em todo o campo.

MOFs são materiais porosos feitos de grupos de metal ligados entre si com moléculas orgânicas - imagine os conectores e hastes em Tinkertoys. Esta construção cria estruturas com áreas de superfície muito altas.

Por exemplo, Os MOFs podem ser usados ​​para limpar produtos farmacêuticos da água, atraindo as moléculas dos produtos farmacêuticos e fazendo com que elas se agarrem às estruturas internas do MOF, em um processo denominado "adsorção". Quanto maior a área de superfície de um MOF, mais material ele pode adsorver.

Mas essas propriedades não vêm facilmente, diz Adam Matzger, o autor principal do estudo e professor de química e de ciência macromolecular e engenharia da U-M.

Os MOFs geralmente são criados em solventes que só evaporam em temperaturas muito altas. Para tornar um MOF poroso, os químicos devem "ativar" os MOFs removendo esse solvente. Isso geralmente tem sido feito banhando-os em diferentes solventes que têm baixo ponto de ebulição por horas ou dias, trocar um solvente pelo outro no MOF.

Também é difícil remover todas as moléculas de solvente de substituição que obstruem os MOFs, que foram colocados lá pelo processo de ativação. Parte do problema, Matzger diz, é que os solventes de substituição tendem a ter uma alta tensão superficial. Quando você retira esses solventes dos MOFs, o solvente adere às delicadas estruturas dentro do MOF e pode destruí-las.

"Quando você remove algo com alta tensão superficial de um MOF, puxa esse poro e tende a fazê-lo desmoronar, "ele disse." Usando a tensão superficial ultrabaixa, somos capazes de evitar isso. "

Anteriormente, químicos usaram o que é chamado de dióxido de carbono supercrítico, ou dióxido de carbono em uma fase híbrida de líquido / gás, mantida sob uma certa temperatura e pressão.

"Mas é uma dor de usar, "Matzger disse." Você precisa mantê-lo sob pressão muito alta, e requer equipamento especializado. Não é ótimo para produzir MOFs em grande escala. "

A equipe também descobriu que a troca de solvente é extremamente rápida e que solventes com tensões superficiais ultrabaixas podem ativar MOFs com sucesso. Dois delicados, MOFs altamente porosos, UMCM-9 e FJI-1, pode atingir a área de superfície máxima usando solventes como n-hexano ou perfluoropentano. Esses solventes ativam MOFs em questão de minutos, permitindo-lhes fazer a transição de objetos de curiosidade no laboratório para a próxima geração de adsorventes industrialmente importantes.

"Achamos que é uma alternativa muito fácil, "Matzger disse." Você pode usar solventes prontos para uso em vez de dióxido de carbono supercrítico especializado. "