Kyoto -universitetets forskare har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att kontrollera tillverkningen av mjuka, porösa material, att övervinna en primär utmaning inom materialvetenskap.

Porös, gelliknande material som har en stabil struktur trots sina små hålrum har en mängd olika applikationer. Byggnadsisolering, energilagringsenheter, flygteknik, och även miljöstädningar kan alla dra nytta av att införliva ljusa och flexibla material. Molekylära sammansättningar som kallas metall-organiska polyeder (MOP) är ledande utmanare för dessa material på grund av deras intressanta former och porositet. Men att tillverka material från dessa enheter med inneboende och kontrollerad porositet är fortfarande en utmaning.

Shuhei Furukawa från Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), med kollegor i Japan och Spanien, hittat ett sätt att styra syntesen av en porös gel genom självmontering av MOP med organiska länkar.

De började med en kubocktahedralformad MOP bildad av rodiumatomer kopplade till starka karboxylatbindningar, vilket ger den en hög grad av strukturell stabilitet. MOP:erna placerades i ett flytande lösningsmedel med organiska "linker" -molekyler för att utlösa självmonteringsprocessen. Teamet fann att gradvis lägga till länkar till lösningen och ändra lösningens temperatur gjorde det möjligt för dem att styra bildandet och storleken på de sfäriska partiklarna som utvecklades.

Forskarna fann att subtila förändringar i reaktionsförhållandena starkt påverkade resultatet av reaktionerna. När laget tillsatte en stor mängd länkmolekyler till rodium -MOP -lösningen vid 80 ° C och sedan snabbt kylde den till rumstemperatur, en gel bildas. Teamet behandlade sedan gelen med superkritisk koldioxid. Gasen ersatte gelens flytande komponent, vilket leder till bildandet av en ultralätt 'aerogel'.

"Vi tänker oss att genom att förstå sambandet mellan molekylär geometrier och de resulterande makroskopiska formerna, ett verkligt framsteg kan göras mot utvecklingen av mjuk materia som är både permanent porös och mottaglig för materialbearbetning, "avslutar forskarna i sin studie publicerad i tidskriften Naturkommunikation . Deras resultat kan leda till tillverkning av mjuka, flexibla material som har permanent porositet, de säger.