Dos quatro estados da matéria, os gases são os mais difíceis de identificar. As moléculas de gás se movem rápida e descontroladamente e não gostam de ficar confinadas. Quando confinado, calor e pressão acumulados no recipiente, e não demora muito para que o gás sopre a tampa do local, literalmente. Felizmente, os gases são superficiais. Fornece-lhes uma área de superfície interna atraente, e eles se imobilizarão em nenhum momento. Não, não é amor à primeira vista, é adsorção.

"Adsorção é o processo de fixação do gás na superfície de outro material - as paredes internas de um recipiente, por exemplo, "diz Chris Wilmer, professor assistente no Departamento de Engenharia Química e de Petróleo de Pitt. "Quando ocorre a adsorção, as moléculas de gás param de se chocar, reduzindo a pressão. Então, aumentando a área de superfície interna de um contêiner, podemos armazenar mais gás em menos espaço. "

Dr. Wilmer dirige o Laboratório de Materiais Hipotéticos, onde ele e seu grupo de pesquisa desenvolvem novas maneiras de armazenar, separado, e gases de transporte. Eles publicaram recentemente seu estudo "Transporte térmico em estruturas metal-orgânicas interpenetradas" no American Chemistry Society Journal Química de Materiais . A capa da edição também trazia uma imagem desenhada por Kutay Sezginel, um estudante de graduação em engenharia química no Laboratório do Dr. Wilmer. Ele representava estruturas orgânicas metálicas interpenetradas ou MOFs.

MOFs são uma classe promissora de materiais porosos, feito de aglomerados de metal ligados a moléculas orgânicas. Descoberto há menos de duas décadas, Os MOFs ajudam a controlar os gases porque sua nanoestrutura porosa tem uma área de superfície extremamente alta e pode ser customizada para ser particularmente pegajosa a certas moléculas de gás. MOFs são usados ​​para uma variedade de funções, incluindo armazenamento de gás, separação de gás, de detecção, e catálise.

No estudo, os pesquisadores descobriram que os MOFs podem dissipar ainda mais calor de gases confinados quando são entrelaçados ou "interpenetrados". Na verdade, paralelo, MOFs interpenetrados podem resfriar gases aproximadamente na mesma taxa de dois MOFs individualmente. Em outras palavras, gases não se importam em trimestres próximos se esses trimestres forem MOFs.

Um armazenamento mais eficiente de gás pode levar a novas possibilidades de produção e uso sustentável de energia. O petróleo continua a ser a fonte de energia preferida para a maioria dos veículos de transporte, mas o gás natural é mais barato, mais abundante, e alternativa mais limpa. Os tanques de gás natural comprimido são muito pesados ​​e caros para substituir os tanques de gasolina tradicionais, mas os tanques de gás natural adsorvido são leves e baratos. Um tanque MOF pode armazenar a mesma quantidade de combustível que tanques de gás normais, mas com um quarto da pressão. Essa é apenas uma aplicação potencial.

"Tanques de oxigênio médico, armazenamento de gases perigosos da fabricação de semicondutores, e tecnologias que visam capturar, separado, e armazenar o carbono do ar podem se beneficiar dos MOFs, "diz o Dr. Wilmer." Acreditamos que os MOFs têm o mesmo impacto potencial no século 21 que os plásticos tiveram no século 20. "