Porositet är nyckeln till högpresterande material för energilagringssystem, miljöteknik eller katalysatorer. Ju mer poröst ett material i fast tillstånd är, desto mer vätskor och gaser kan den lagra. Dock, en mängd porer destabiliserar materialet. På jakt efter stabilitetsgränserna för sådana ramverk, forskare vid TU Dresdens kemifakultet slog världsrekord:DUT-60 är ett nytt kristallint ramverk med världens högsta specifika yta och den högsta specifika porvolymen (5,02 cm) ^3g-1 Hittills mätt bland alla kända kristallina ramverksmaterial.

Den specifika ytan beskriver summan av alla ytgränser ett material har:de yttre synliga, såväl som de inre porerna:90,3 procent av DUT-60 är fri volym. Det metallorganiska ramverket (MOF) kan adsorbera enorma mängder gas, och kan därför lagra kolossala mängder gaser eller filtrera giftiga gaser från luften. "Material med specifika ytor så höga som dessa kan visa nya och oväntade fenomen, " förklarar Stefan Kaskel från TU Dresden. "Om du föreställer dig den inre ytan av ett gram zeolit ​​som en jämn, planområde, den skulle täcka cirka 800 kvadratmeter. Grafen skulle göra det upp till nästan 3000 kvadratmeter. Ett gram DUT-60 skulle nå en yta på 7800 kvadratmeter."

Materialet utvecklades med beräkningsmetoder och syntetiserades därefter. Det finns bara ett fåtal föreningar med låg densitet som är tillräckligt mekaniskt stabila för att vara tillgängliga för gaser utan att kollapsa. "Det tog oss fem år från beräkningsutvecklingen till den rena produkten DUT-60, " säger prof. Kaskel. "På grund av dess mycket komplicerade produktion, materialet är dyrare än guld och diamanter, och kan än så länge endast syntetiseras i små mängder på maximalt 50 milligram per batch." Det tidigare världsrekordet hölls av materialet NU-110 publicerat av Omar Farha, Northwestern University, 2012:Dess porvolym på 4,40 cm ^3g-1 är betydligt lägre än den nya rekordhållaren. DUT-60 markerar ett viktigt steg i undersökningen av de övre gränserna för porositet i kristallina porösa material, och stimulerar utvecklingen av nya metoder för att bestämma inre ytor.

Inom DFG Research Unit FOR2433, Prof. Kaskel och partners arbetar intensivt med produktionen av nya porösa material som kan förändra sina strukturer dynamiskt och adaptivt anpassa sina porstorlekar. "Dessutom, vi arbetar med tillämpningar av porösa material inom områdena gaslagring, miljöforskning, katalys, batterier och luftfiltrering. Här i Dresden, vi producerar även organiska metallstomme i en skala av flera kilo. De kan beställas på Materials Center Dresden."