14:38 2022-05-16
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Alinierea invitaților și formarea defectelor în timpul umplerii porilor în filmele cadru metal-organic
_ Alinierea invitaților și defect formarea în timpul umplerii porilor în peliculele cadru metal-organic
Cei mai mulți oameni nu se gândesc la modul în care moleculele se potrivesc în spațiile ultra-mici dintre alte molecule, dar la asta se gândește în fiecare zi echipa de cercetare a profesorului Masahide Takahashi. la Universitatea Metropolitană din Osaka. Ei studiază cadrele metal-organice (MOF), compuse din ioni și molecule metalice aranjate modular (linkeri organici), formând o schelă. Ionii metalici acționează ca colțuri conectate prin linkeri organici mai lungi. Un MOF poate fi realizat folosind diferite metale și linkeri organici, astfel încât aceștia pot fi proiectați pentru proprietăți chimice/fizice specifice, atractive pentru acoperirea senzorilor din dispozitivele optice și electronice. Acest lucru se datorează faptului că schela MOF lasă mult spațiu interior deschis. Acești pori pot găzdui numeroase molecule invitate care pot accesa suprafața internă imensă a MOF-urilor, ceea ce îi face ideali pentru dezvoltarea materialelor catalitice, stocarea gazelor, separarea gazelor și remedierea mediului.
Prin folosirea unui spectrometru pentru a măsura. MOF și absorbanța moleculei oaspete a două tipuri de lumină infraroșie polarizate diferit, metoda echipei de cercetare este prima care măsoară atât interacțiunile oaspete-oaspete, cât și oaspeți-gazdă și o face în timp real. Spectroscopia în infraroșu este folosită în mod obișnuit în laboratoare, iar adaosurile necesare pentru polarizarea luminii folosesc materiale minime, inclusiv componente imprimate 3D ușor de replicat. Acesta reprezintă un progres uriaș în studiul MOF, făcându-l mult mai accesibil în comparație cu difracția de raze X sau spectroscopia de rezonanță magnetică nucleară în stare solidă utilizată anterior.
O proprietate unică a MOF-urilor este că își pot schimba conductivitatea și fotoluminiscența prin creșterea sau scăderea numărului de molecule invitate care sunt găzduite în porii lor. Atunci când sunt bine împachetate, moleculele invitate se pot alinia, creând diferențe dependente de direcție în ceea ce privește absorbția luminii și rezistența electrică. Cercetătorii au inventat acest fenomen efectul „conserva de sardine”, deoarece moleculele din gaze nu sunt întotdeauna rotunde, moleculele de gaz de formă diferită acționează adesea ca „sardinele” atunci când sunt închise într-un „cutie” nanopor. Când se adaugă molecule lungi, ele se ciocnesc una de cealaltă până când sunt una lângă alta, sunt împachetate eficient și îndreptate în aceeași direcție, la fel ca sardinele.
Dacă ați străluci o lumină prin partea laterală a o cutie de sardine clară, vă puteți face o idee bună despre direcția în care au fost aliniate sardinele pe baza umbrelor lor. Cu toate acestea, filmele MOF și moleculele invitate sunt prea mici pentru a arunca umbre, așa că cercetătorii au folosit o caracteristică diferită a luminii: polarizarea. Cercetătorii au folosit lumină infraroșie în două polarizări și au măsurat absorbanța moleculei invitate pentru fiecare polarizare separat. Pe măsură ce presiunea parțială a gazului din filmul MOF a crescut, moleculele invitate au început să se alinieze, crescând absorbanța unei polarizări.
Acest lucru a permis cercetătorilor să găsească presiunea parțială în care moleculele gazdă s-au aliniat și modul în care au interacționat la diferite presiuni. Legăturile moleculare dintre diferiți atomi absorb lungimi de undă specifice ale luminii infraroșii. Comparând care dintre lungimile de undă polarizate au fost absorbite, cercetătorii au putut determina direcția în care se îndreptau moleculele din filmul MOF. La presiuni mai mari, când porii MOF erau plini, au descoperit și defecte care au început să apară în schela MOF datorită prezenței moleculelor invitate. Când moleculele oaspeților au fost îndepărtate, defectele s-au inversat, dând prima observație clară a interacțiunilor dintre moleculele oaspeților și gazdei din MOF.
Aceste rezultate, publicate în Angewandte Chemie International Edition, sunt doar începutul, deoarece această tehnică poate fi folosită pentru a studia diferite filme MOF și interacțiunile moleculei invitate în timp real. Această nouă frontieră a științei materialelor are potențialul de a rezolva multe provocări viitoare ale științelor umaniste. „Aceste rezultate clarifică modul în care moleculele intră în nanopori și modul în care sunt aliniate. Pe baza acestei tehnici, ne putem aștepta să dezvoltăm materiale poroase de înaltă performanță”, a concluzionat dr. Bettina Baumgartner.
Comentarii:
Adauga Comentariu