Bild av det skapade vätebindande organiska ramverket CPHATN- (TCB) (vänster), och dess aktiverade version, CPHATN-1a (höger). Upphovsman:Hisaki I. et al., Acid Responsive Hydrogen-Bonded Organic Frameworks, Journal of the American Chemical Society , 7 januari, 2019
Ett forskargrupp som leds av Hokkaido University i Japan har konstruerat ett poröst material som är mycket stabilt och ändrar färg när det utsätts för sur ånga. Detta antas vara den första rapporterade förekomsten av en vätebunden organisk ram som ändrar färg som svar på syra. Resultaten beskrivs i Journal of the American Chemical Society .
Kemister arbetar med att utveckla porösa material gjorda av organiska molekyler som har strukturer med väldefinierade öppningar som kan separera och lagra gaser. Sådant material kan också användas i elektroniska enheter och sensorer.
Särskilt, forskare undersöker hur man gör material med hjälp av molekyler bundna med vätebindningar, kända som vätebindande organiska ramverk (HOF). HOF är högkristallina, flexibel, och förnybar, vilket gör dem till attraktiva kandidater. Men de kan också vara sköra och smula sönder.
Ichiro Hisaki, en kemist vid Hokkaido University's Research Institute for Electronic Science, tillsammans med Anderrazzak Douhal, en fotofysiker vid University of Castilla La Mancha, Spanien och deras kollegor utvecklade en hexagonformad ram, kallas CPHATN-1a, och hittade ett överraskande attribut-det ändrar färg från gult till rödbrunt när det utsätts för sur lösning eller sur ånga. När syralösningen eller ångan avlägsnas, antingen genom uppvärmning eller omgivande avdunstning, HOF återgick till sin ursprungliga gula färg.
Den nyskapade CPHATN-1a visas i sitt ursprungliga tillstånd med en gul färg (vänster). Efter att ha utsatts för en sur lösning, föreningen ändrade sin färg till mörkröd (i mitten), återgå till sin ursprungliga färg efter att lösningen försvunnit (höger). Upphovsman:Hisaki I. et al., Acid Responsive Hydrogen-Bonded Organic Frameworks, Journal of the American Chemical Society , 7 januari, 2019
Forskarna bestämde att färgförändringen orsakas av protoner som lägger till kväveatomer i föreningen, som förskjuter det absorberade ljusets spektrum.
Ytterligare test visade att CPHATN-1a är extremt stabil, bibehåller sin porösa struktur vid temperaturer till minst 633 Kelvin (359 C). Det robusta materialet klarade också uppvärmning, vanliga organiska lösningsmedel, inklusive kloroform, etanol och vatten, behåller sin struktur snarare än att lösa upp eller bryta isär.
"De nuvarande resultaten skulle öppna en dörr för att utveckla nya porösa material med stimuli -lyhördhet, "noterar forskarna." Dessa kan användas för att skapa nya sensorer eller för visualisering av små kemiska reaktioner. "
