Forskare har länge letat efter nästa generations material som kan katalysera en revolution inom skörd och lagring av förnybar energi.

En kandidat verkar vara metallorganiska ramverk. Forskare har använt dessa mycket små, flexibel, ultratunna, superporösa kristallina strukturer för att göra allt från att fånga upp och omvandla kol till bränslen till att lagra väte och andra gaser. Deras största nackdel har varit deras bristande ledningsförmåga.

Nu, enligt USC-forskare, det visar sig att metallorganiska ramverk kan leda elektricitet på samma sätt som metaller gör.

Detta öppnar dörren för organiska metallstomme för att en dag effektivt lagra förnybar energi på ett mycket stort, nästan otänkbar skala.

"För första gången någonsin, vi har visat ett metallorganiskt ramverk som uppvisar konduktivitet som en metalls. Den naturliga porositeten hos det metallorganiska ramverket gör det idealiskt för att reducera materialmassan, tillåter lättare, mer kompakta enheter", sa Brent Melot, biträdande professor i kemi vid USC Dornsife College of Letters, Konst och vetenskap.

"Metallisk ledningsförmåga i tandem med andra katalytiska egenskaper skulle öka dess potential för förnybar energiproduktion och lagring", säger Smaranda Marinescu, biträdande professor i kemi vid USC Dornsife College.

Deras resultat publicerades den 13 juli i Journal of the American Chemical Society .

En framväxande katalysator för långsiktig lagring av förnybar energi

Metallorganiska ramverk är så porösa att de är väl lämpade för att absorbera och lagra gaser som väte och koldioxid. Deras lagring är mycket koncentrerad:1 gram yta motsvarar tusentals kvadratmeter lagring.

Solenergi har ännu inte maximerats som energikälla. Jorden får mer energi från en timmes solljus än vad som förbrukas på ett år av hela planeten, men det finns för närvarande inget sätt att använda denna energi eftersom det inte finns något sätt att bevara all den. Denna intermittens är inneboende för nästan alla förnybara kraftkällor, gör det omöjligt att skörda och lagra energi om inte säga, solen skiner eller vinden blåser.

Om forskare och industrier en dag regelbundet kunde reproducera den förmåga som Marinescu demonstrerade, det skulle räcka långt för att minska intermittensen, vilket gör att vi äntligen kan göra solenergi till en bestående och mer permanent resurs.

Metall eller halvledare:varför inte båda?

Metallorganiska ramverk är tvådimensionella strukturer som innehåller kobolt, svavel, och kolatomer. På många sätt, de liknar i stort sett något som grafen, som också är ett mycket tunt lager av tvådimensionell, transparent material.

När temperaturen sjunker, metaller blir mer ledande. Omvänt, när temperaturen stiger, det är halvledare som blir mer ledande.

I experimenten som drivs av Marinescus grupp, de använde ett koboltbaserat metallorganiskt ramverk som efterliknade ledningsförmågan hos både en metall och en halvledare vid olika temperaturer. Det metallorganiska ramverket designat av forskarna visade sin största ledningsförmåga vid både mycket låga och mycket höga temperaturer.