Uma equipe de pesquisadores coreanos afiliados à UNIST anunciou recentemente o princípio de produzir materiais orgânicos porosos em um piscar de olhos, como disparar balas. Isso é semelhante ao mecanismo de reação química em explosivos, em que puxar o gatilho faz com que o detonador exploda.

Esta descoberta foi liderada pelo Professor Jong-Beom Baek na Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST. O estudo demonstra um protocolo sintético para a formação de uma rede orgânica porosa tridimensional via explosão de estado sólido de monocristais orgânicos.

Materiais porosos tridimensionais têm alta área de superfície, que pode ser útil para aplicações como suportes catalíticos, captura e armazenamento de gás, conversão e armazenamento de energia, optoeletrônica e semicondutores. Exemplos típicos são zeólitos e materiais semelhantes a zeólitos. Contudo, nos últimos anos, estudos extensivos foram conduzidos para produzir materiais porosos a partir de materiais orgânicos mais duráveis. E eles fazem uso de uma abordagem sintética para produzir uma rede orgânica porosa 3-D em reações de fase líquida na presença de solventes e / ou catalisadores adequados. Contudo, os produtos resultantes são de baixa pureza, e portanto, o pós-tratamento para purificação torna-se necessário.

No estudo, O professor Baek e sua equipe introduziram uma nova metodologia sintética para a fabricação de uma rede orgânica porosa 3-D com alta área de superfície específica por meio da explosão de estado sólido de monocristais orgânicos contendo moléculas de primer. A reação explosiva é realizada pela reação de Bergman (cicloaromatização) de três grupos enediyne em 2, 3, 6, 7, 14, 15-hexaetinil-9, 10-dihidro-9, 10- [1, 2] benzenoantraceno (HEA), que é um bloco de construção trifuncional autopolimerizável (M3) com três grupos enedine (contendo uma ligação dupla e duas ligações triplas). Em geral, materiais sólidos orgânicos podem derreter facilmente quando o calor é aplicado. Contudo, seus cristais HEA recentemente desenvolvidos desencadeiam uma reação explosiva de Bergman e rapidamente mudam para materiais porosos 3-D sem a presença de solventes e catalisadores quando o calor é aplicado.

"As reações de estado sólido podem render produtos de alta pureza e, portanto, o pós-tratamento para purificação pode se tornar desnecessário, "diz o Dr. Seo-Yoon Bae da Escola de Energia e Engenharia Química, o primeiro autor do estudo. "Além disso, os produtos resultantes são de alta pureza, e portanto, têm mais vantagens do que as reações em solução ou em fase gasosa. "

Os cristais únicos HEA consistem em nove moléculas de HEA com duas moléculas de acetona e uma de água na rede. O alto calor exotérmico é liberado de forma explosiva porque o ponto de ebulição da água e da acetona é baixo, de acordo com a equipe de pesquisa. Uma vez que a água ferve a 100 ° C e a acetona ferve a 56 ° C, há um aumento nas energias cinéticas entre as duas moléculas quando o calor é aplicado. Assim, antes que os monocristais orgânicos derretam, as moléculas de acetona e água (iniciador para desencadear a explosão) são liberadas para fora, As moléculas de HEA na estrutura cristalina começam a se reorganizar e isso é seguido por alto calor exotérmico (explosão de pólvora).