Ett nytt material med världsrekord i ytarea och vattenadsorptionsförmåga har syntetiserats av forskare från Uppsala universitet, Sverige. Resultaten publiceras idag i PLOS ETT .

Magnesiumkarbonatmaterialet som har fått namnet Upsalite är tänkt att minska mängden energi som behövs för att kontrollera miljöfuktighet i elektronik- och läkemedelsberedningsindustrin samt i hockeyrinkar och lagerhus. Den kan också användas för insamling av giftigt avfall, kemikalier eller oljeutsläpp och i läkemedelstillförselsystem, för luktkontroll och sanitet efter brand.

I motsats till vad som har hävdats i mer än 100 år i den vetenskapliga litteraturen, vi har funnit att amorft magnesiumkarbonat kan tillverkas på en mycket enkel, lågtemperaturprocess, säger Johan Goméz de la Torre, forskare vid Nanotechnology and Functional Materials Division.

Medan beställda former av magnesiumkarbonat, både med och utan vatten i strukturen, är rikliga i naturen, vattenfria oordnade former har visat sig vara extremt svåra att göra. 1908, Tyska forskare hävdade att materialet verkligen inte kunde tillverkas på samma sätt som andra oordnade karbonater, genom att bubbla CO2 genom en alkoholsuspension. Efterföljande studier 1926 och 1961 kom till samma slutsats.

En torsdag eftermiddag 2011, vi ändrade något syntesparametrarna för de tidigare använda misslyckade försöken, och av misstag lämnade materialet i reaktionskammaren under helgen. Tillbaka på jobbet på måndagsmorgonen upptäckte vi att en stel gel hade bildats och efter att ha torkat denna gel började vi bli upphetsade, säger Johan Goméz de la Torre.

Ett år av detaljerad materialanalys och finjustering av experimentet följde. En av forskarna fick dra nytta av hans ryska skicklighet eftersom en del av de kemidetaljer som var nödvändiga för att förstå reaktionsmekanismen bara fanns i en gammal rysk doktorsavhandling.

Efter att ha gått igenom ett antal toppmoderna materialkarakteriseringstekniker blev det klart att vi verkligen hade syntetiserat det material som tidigare hade påståtts vara omöjligt att göra, säger Maria Strømme, professor i nanoteknik och chef för divisionen nanoteknik och funktionella material.

Den mest slående upptäckten var, dock, inte att de hade producerat ett nytt material utan det var istället de slående egenskaper de fann som detta nya material hade. Det visade sig att Upsalite hade den högsta ytan som uppmätts för ett jordalkalimetallkarbonat; 800 kvadratmeter per gram.

Detta placerar det nya materialet i den exklusiva klassen porösa, material med stor yta inklusive mesoporös kiseldioxid, zeoliter, metall organiska ramverk, och kolnanorör, säger Strømme.

Dessutom fann vi att materialet var fyllt med tomma porer som alla hade en diameter mindre än 10 nanometer. Denna porstruktur ger materialet ett helt unikt sätt att interagera med miljön vilket leder till ett antal egenskaper som är viktiga för appliceringen av materialet. Upsalite har till exempel visat sig absorbera mer vatten vid låg relativ luftfuktighet än de bästa materialen som finns tillgängliga för närvarande; de hydroskopiska zeoliterna, en fastighet som kan förnyas med mindre energiförbrukning än vad som används i liknande processer idag.

Detta, tillsammans med andra unika egenskaper hos det upptäckta omöjliga materialet förväntas bana väg för nya hållbara produkter i en rad industriella tillämpningar, säger Maria Strømme.