Kyoto-universitetets forskare har utformat en temperaturkontrollabel, kopparbaserat material för siktning eller lagring av gaser. Principen som används för att designa materialet, beskrivs i tidningen Vetenskap , kan fungera som en plan för att utveckla nanoporösa material med en mängd olika energier, medicinska och miljömässiga tillämpningar.

De porösa nanomaterialen som för närvarande används för gasseparation och lagring är inte avstämbara eftersom deras porer är ihållande och styva. Susumu Kitagawa, Nobuhiko Hosono, och deras kollegor vid Kyoto University Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) ville hitta ett sätt att dynamiskt ändra porstorlekar i denna typ av material.

De konstruerade en porös koordineringspolymer som bildades av kopparatomer kopplade av fjärilformade ligander gjorda av isoftalsyra och fenotiazin-5, 5-dioxid. Det resulterande materialet bestod av små nanokor, var och en med åtta utskjutande kanaler. Vid mycket låga temperaturer, kanalerna som förbinder nanocages var så smala att de effektivt stängdes. När temperaturen ökade, kanalerna utvidgas gradvis, låta gasmolekyler röra sig mellan burarna.

Teamet fann att en gas kunde röra sig eller låsas inuti materialet beroende på storleken på gasens molekyler och hur breda materialets kanaler var vid en given temperatur. De fann också att materialet adsorberade en gas vid höga temperaturer och höll den kvar när omgivningstemperaturer applicerades, effektivt lagra gasen.

Vidare, när forskarna applicerade gasblandningar på materialet, de fann att de kunde separera gaserna baserat på den applicerade temperaturen. Till exempel, materialet adsorberade selektivt syre när en gasblandning av lika koncentrationer av syre och argon applicerades under en timme vid en temperatur av -93 ° C och ett tryck på en bar. Materialet adsorberade selektivt syre även när argonkoncentrationen i blandningen var signifikant högre än syrgas.

"Det presenterade porösa systemet som använder ett robust ramverk med termiskt aktiv molekylär funktionalitet realiserar temperaturreglerad gasadsorption/desorption genom design, där lokal flexibilitet vid bländaren spelar en avgörande roll, "konstaterar forskarna.