Forskare har använt ljudvågor för att exakt manipulera atomer och molekyler, påskynda hållbar produktion av banbrytande smarta material.

Metallorganiska ramverk, eller MOF, är otroligt mångsidiga och superporösa nanomaterial som kan användas för att lagra, separat, släpp eller skydda nästan vad som helst.

Beräknas vara det avgörande materialet under 2000 -talet, MOF är idealiska för att avkänna och fånga ämnen vid små koncentrationer, för att rena vatten eller luft, och kan också rymma stora mängder energi, för att skapa bättre batterier och energilagringsenheter.

Forskare har utformat mer än 88, 000 exakt anpassade MOF-med applikationer som sträcker sig från jordbruk till läkemedel-men den traditionella processen för att skapa dem är miljömässigt ohållbar och kan ta flera timmar eller till och med dagar.

Nu forskare från RMIT University i Melbourne, Australien, har visat en ren, grön teknik som kan producera en skräddarsydd MOF på några minuter.

Dr Heba Ahmed, huvudförfattare till studien publicerad i Naturkommunikation , sa att den effektiva och skalbara metoden utnyttjade precisionseffekten hos högfrekventa ljudvågor.

"MOF har gränslös potential, men vi behöver renare och snabbare syntestekniker för att dra full nytta av alla deras möjliga fördelar, "Ahmed, en postdoktor vid RMIT:s Micro/Nanophysics Research Laboratory, sa.

"Vårt akustiskt drivna tillvägagångssätt undviker miljöskadorna från traditionella metoder och producerar färdiga MOF:er snabbt och hållbart.

"Tekniken eliminerar inte bara ett av de mest tidskrävande stegen för att göra MOF, det lämnar inga spår och kan enkelt skalas upp för effektiv massproduktion. "

Ljudenhet:hur man gör en MOF

Metallorganiska ramverk är kristallina pulver fulla av små, hål i molekylstorlek.

De har en unik struktur - metaller förenade med varandra av organiska länkar - och är så porösa att om du tog ett gram MOF och sprider ut dess inre yta, du skulle täcka ett område större än en fotbollsplan.

Vissa har förutspått att MOF kan vara lika viktiga för 2000 -talet som plast var för det tjugonde.

Under standardproduktionsprocessen, lösningsmedel och andra föroreningar fastnar i MOF:s hål.

För att spola ut dem, forskare använder en kombination av vakuum och höga temperaturer eller skadliga kemiska lösningsmedel i en process som kallas "aktivering".

I sin nya teknik, RMIT-forskare använde ett mikrochip för att producera högfrekventa ljudvågor.

Medförfattare och akustisk expert Dr. Amgad Rezk sa att dessa ljudvågor, som inte hörs för människor, kan användas för precisionsmikro- och nanotillverkning.

"På nanoskala, ljudvågor är kraftfulla verktyg för noggrann ordning och manövrering av atomer och molekyler, "Sa Rezk.

"Ingredienserna" i en MOF - en metallprekursor och en bindande organisk molekyl - exponerades för ljudvågorna som produceras av mikrochipet.

Med hjälp av ljudvågorna för att ordna och länka samman dessa element, forskarna kunde skapa ett mycket ordnat och poröst nätverk, samtidigt som MOF "aktiveras" genom att trycka ut lösningsmedlen från hålen.

Ledande utredare, Ärade professor Leslie Yeo, sade att den nya metoden producerar MOF med tomma hål och en hög ytarea, eliminera behovet av "aktivering" efter syntes.

"Befintliga tekniker tar vanligtvis lång tid från syntes till aktivering men vårt tillvägagångssätt producerar inte bara MOF inom några minuter, de är redan aktiverade och redo för direktapplikation, "sa Yeo, professor i kemiteknik och direktör för mikro-/nanofysikforskningslaboratoriet vid RMIT.

Forskarna testade framgångsrikt tillvägagångssättet på koppar- och järnbaserade MOF, med tekniken kan utökas till andra MOF och skalas ut för effektiv grön produktion av dessa smarta material.