Metallorganiska ramverk är porösa material som kan absorbera otroliga mängder ämnen, och forskare hoppas kunna använda dem för att torka upp föroreningar eller som en del av bränsleceller som lagrar vätgas.

Nu, Kemister från University of Michigan har utvecklat en enklare och effektivare metod för att tillverka metallorganiska ramverk i stor skala som gör MOF:erna så porösa som möjligt. Faktiskt, ett enda gram av MOF som produceras av kemister kan suga upp en fotbollsplans värde av material, om materialet lades i ett enda lager över fältet.

MOF:er är porösa material gjorda av metallgrupper som är sammanlänkade med organiska molekyler - se kopplingarna och stavarna i Tinkertoys. Denna konstruktion skapar strukturer med mycket stora ytor.

Till exempel, MOF kan användas för att rengöra läkemedel från vatten genom att dra till sig molekylerna i läkemedlen och få dem att klänga fast vid MOF:s inre strukturer, i en process som kallas "adsorption". Ju högre yta på en MOF, desto mer material kan den adsorbera.

Men dessa egenskaper kommer inte lätt, säger Adam Matzger, studiens huvudförfattare och U-M professor i kemi och i makromolekylär vetenskap och teknik.

MOF skapas ofta i lösningsmedel som bara kokar av vid mycket höga temperaturer. För att göra en MOF porös, kemister måste "aktivera" MOF genom att ta bort det lösningsmedlet. Det har i allmänhet gjorts genom att bada dem i olika lösningsmedel som har låga kokpunkter i timmar eller dagar, byta ut det ena lösningsmedlet mot det andra i MOF.

Det är också svårt att ta bort alla ersättningslösningsmedelsmolekyler som täpper till MOF:erna, som placerades där genom aktiveringsprocessen. En del av problemet, Matzger säger, är att ersättningslösningsmedlen tenderade att ha en hög ytspänning. När du drar ut de lösningsmedlen från MOF:erna, lösningsmedlet fäster vid de ömtåliga strukturerna i MOF och kan förstöra dem.

"När du tar bort något med hög ytspänning från en MOF, den drar i den där poren och tenderar att få den att kollapsa, " sa han. "Genom att använda ultralåg ytspänning, vi kan undvika det."

Tidigare, kemister hade använt det som kallas superkritisk koldioxid, eller koldioxid i en hybrid vätske-/gasfas, hålls under en viss temperatur och tryck.

"Men det är jobbigt att använda, " Sa Matzger. "Du måste hålla det under mycket högt tryck, och det kräver specialutrustning. Det är inte bra för att producera MOF i större skala."

Teamet upptäckte också att lösningsmedelsbyte är extremt snabbt och att lösningsmedel med ultralåga ytspänningar framgångsrikt kan aktivera MOF. Två känsliga, mycket porösa MOF, UMCM-9 och FJI-1, kan uppnå maximal ytarea med hjälp av lösningsmedel som n-hexan eller perfluorpentan. Dessa lösningsmedel aktiverar MOFs på några minuter, gör det möjligt för dem att övergå från föremål för nyfikenhet i laboratoriet till nästa generation av industriellt viktiga adsorbenter.

"Vi tycker att det är ett väldigt enkelt alternativ, " Sa Matzger. "Du kan använda lösningsmedel från hyllan istället för specialiserad superkritisk koldioxid."