p Um novo estudo realizado por uma equipe internacional de pesquisadores afiliados à UNIST teve sucesso no desenvolvimento de um novo método de separação de deutério usando uma classe especial de estruturas metálicas orgânicas (MOFs) cujas dimensões dos poros mudam com a adsorção de gás. Essa nova estratégia permite que o deutério se difunda mais rapidamente através dos poros expandidos dos MOFs em resposta à adsorção de gás hidrogênio. p Esta descoberta vem de um estudo recente liderado pelo Professor Hoi Ri Moon na Escola de Ciências Naturais da UNIST em colaboração com o Professor Hyunchul Oh da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia de Gyeongnam (GNTECH), e o Dr. Michael Hirscher, do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes. Publicado na edição de 27 de novembro da Jornal da American Chemical Society , o estudo demonstra que um material poroso dinâmico pode separar misturas de moléculas de tamanhos e formatos semelhantes que requerem um ajuste preciso dos poros.

p Estruturas metal-orgânicas flexíveis (MOFs) são uma classe única de materiais que exibem mudanças dinâmicas de abertura de poro acionadas por estímulos externos. Em MOFs flexíveis, adsorção e dessorção de moléculas hóspedes, mudanças de temperatura, e mesmo a pressão mecânica resulta na expansão e contração do diâmetro dos poros, o processo é semelhante ao mecanismo de respiração.

p No estudo, a equipe de pesquisa investigou experimentalmente a transição de respiração dinâmica do sistema MOF flexível MIL-53 (Al) para separação eficiente de isótopos de hidrogênio. O estudo é a primeira tentativa de explorar a flexibilidade estrutural dos MOFs causada pelo fenômeno da respiração para a separação de isótopos de hidrogênio.

p "Mediante estímulos externos, os MOFs flexíveis mudam suas dimensões de poros e isso resulta em um efeito, conhecido como respiração, onde os poros se contraem ou se expandem como uma resposta, "diz Jin Yeong Kim, o primeiro autor do estudo. "Com a ajuda desta estratégia, é possível adsorver e dessorver seletivamente os componentes de gás desejados. "

p No estudo, A professora Moon e sua equipe de pesquisa desenvolveram uma estratégia para separar efetivamente os isótopos de hidrogênio por meio da mudança dinâmica dos poros durante a respiração do MIL-53 (Al). O MIL-53 (Al) é um representante de MOFs flexíveis com uma estrutura de rede, semelhante ao de um longo tubo de borracha com ambas as extremidades abertas.

p A uma temperatura criogênica (-233 ° C), poros estreitos (0,26 nm, 1 nm =bilionésimo de metro) em MIL-53 (Al) aumenta para poros grandes (0,85 nm) após a adsorção de gás hidrogênio. A expansão começa na entrada e se propaga para o centro. Aqui, o deutério se difunde muito mais rapidamente do que o hidrogênio. A difusão do deutério ocorre mais perto do centro, onde os poros estreitos estão situados. Como resultado, apenas o deutério permanece em MIL-35 (Al).

p "Há um momento em que o deutério pode ser mais bem escolhido durante a mudança dinâmica da estrutura dos poros da estrutura flexível metal-orgânica." diz o professor Moon, o autor correspondente do artigo. Ela adiciona, "Se você agarrar este momento, o deutério pode ser facilmente obtido com a mais alta eficiência, sem a necessidade de projetar e sintetizar um sistema de separação complexo. "

p Os pesquisadores ajustaram sistematicamente a estrutura dos poros, alterando a temperatura de exposição, pressão, e hora de encontrar a estrutura de poro ideal de MIL-53 (Al). Como resultado, uma grande quantidade de deutério (12 mg) por 1 g de MIL-53 (Al) pode ser separada. Para referência, no estudo anterior, a quantidade de separação de deutério foi de apenas 5 mg por grama de material poroso.

p "Este estudo demonstra o potencial de estruturas metálicas-orgânicas flexíveis na separação de isótopos de hidrogênio, "diz o professor Oh, o autor correspondente do artigo. Ele adiciona, "Esta pesquisa fornecerá novas idéias para o desenvolvimento de um sistema eficiente, exibindo alta seletividade e capacidade de separação, para separar a mistura de gases de átomos / moléculas com tamanho e forma semelhantes. "