Дослідники з Кіотського університету здійснили проривне відкриття, створивши перші у світі стабільні тривимірні відкриті каркаси на основі сил Ван-дер-Ваальса, що відкриває нові горизонти для екологічних технологій та промислових застосувань.

Спростування наукових обмежень

Інноваційна розробка, опублікована 18 березня у журналі Nature Chemistry, спростовує багаторічне переконання науковців. До цього часу вважалося, що сили Ван-дер-Ваальса (“слабкі електромагнітні взаємодії між молекулами”) надто слабкі для підтримки стабільних пористих структур. Японські науковці довели протилежне, створивши надзвичайно міцні та функціональні матеріали.

Дослідницька група використала октаедричні металоорганічні поліедри як будівельні блоки для формування ван-дер-ваальсових каркасів (WaaF). Ці матеріали демонструють вражаючу термічну стабільність до температури 593 К. Вони мають площу поверхні понад 2 000 м2/г, що робить їх ідеальними для промислового застосування.

Унікальні властивості та застосування

Розроблені каркаси мають кілька визначних переваг порівняно з традиційними матеріалами. Вони можуть розбиратися і знову збиратися в розчині, що суттєво спрощує їхнє виробництво. Їхня пористість можна регулювати для різних потреб та застосувань.

WaaF особливо перспективні для зберігання газу та вловлювання вуглецю. Вони також демонструють потенціал для збору води та каталітичних процесів. Висока хімічна стабільність робить їх придатними для використання в складних промислових умовах.

Перспективи для науки та промисловості

“Наше дослідження кидає виклик давньому припущенню, що сили Ван-дер-Ваальса занадто слабкі для побудови стабільних каркасів”, – заявив професор Шухей Фурукава з Інституту інтегрованих наук про клітинні матеріали Кіотського університету. “Завдяки ретельному надмолекулярному дизайну ми продемонстрували, що ці взаємодії можуть бути використані для створення міцних і високопористих матеріалів з практичним застосуванням”.

Провідний науковий співробітник дослідження Шун Токуда підкреслив важливість відкриття для екологічних технологій. Він зазначив, що нові матеріали пропонують як масштабованість, так і придатність до вторинної переробки.

Це відкриття переосмислює фундаментальні принципи проєктування пористих матеріалів. Воно відкриває новий напрямок у матеріалознавстві, зосереджений на використанні слабких міжмолекулярних сил для створення функціональних структур. Науковці вважають, що такий підхід може призвести до розробки цілого класу екологічно чистих та економічно ефективних матеріалів.