Forskare från Northwestern University har framgångsrikt kombinerat ett nanomaterial som är effektivt för att förstöra giftiga nervämnen med textilfibrer. Detta nya kompositmaterial skulle en dag kunna integreras i skyddsdräkter och ansiktsmasker för användning av människor som står inför farliga förhållanden, som kemisk krigföring.

Materialet, ett zirkoniumbaserat metall-organiskt ramverk (MOF), bryter ner på några minuter några av de mest giftiga kemiska medlen som mänskligheten känner till:VX och soman (GD), en giftigare släkting till sarin.

"Med rätt kemi, vi kan göra giftiga gaser ogiftiga, " sa Omar K. Farha, docent i kemi vid Weinberg College of Arts and Sciences, som ledde forskningen. "Handlingen utspelar sig på nanonivå."

Studien publicerades nyligen i Journal of the American Chemical Society .

Författarna skriver att deras verk representerar, såvitt de vet, det första exemplet på användningen av MOF-kompositer för effektiv katalytisk hydrolys av nervgiftssimulanter utan att använda flytande vatten och giftiga flyktiga baser - en stor fördel.

Det nya kompositmaterialet integrerar MOF:er och icke-flyktiga polymerbaser på textilfibrer. Forskarna fann att de MOF-belagda textilierna effektivt avgiftar nervämnen under slagfältsrelevanta förhållanden med hjälp av det gasformiga vattnet i luften. De fann också att materialet står sig under lång tid mot förnedrande förhållanden, som svett, atmosfärisk koldioxid och föroreningar.

Dessa egenskaper för det lovande materialet närmare praktisk användning i fält.

"MOFs kan fånga, lagra och förstöra mycket av det otäcka materialet, vilket gör dem mycket attraktiva för försvarsrelaterade tillämpningar, sa Farha, medlem av International Institute for Nanotechnology.

MOF:er är välordnade, gitterliknande kristaller. Gitters noder är metaller, och organiska molekyler förbinder noderna. Inom deras mycket rymliga porer, MOF:er kan effektivt fånga upp gaser och ångor, såsom nervmedel.

Det är dessa rymliga porer som också kan dra tillräckligt med vatten från luftfuktigheten för att driva den kemiska reaktionen där vatten används för att bryta ner nervgiftens bindningar.

Tillvägagångssättet som utvecklats vid Northwestern syftar till att ersätta den teknik som för närvarande används:blandningar av aktivt kol och metalloxid, som är långsammare att reagera på nervämnen. Eftersom MOF:erna är byggda av enkla komponenter, den nya metoden är skalbar och ekonomisk.

Titeln på artikeln är "Integration of Metal-Organic Frameworks on Protective Layers for Destruction of Nerve Agents under Relevant Conditions." De första författarna är Zhijie Chen och Kaikai Ma, postdoktorer i Farhas forskargrupp.