Un materiale dinamico ma solido: imita i liquidi

Un innovativo progetto sviluppato tra Milano e Pavia apre la strada a nuove applicazioni

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È stato sintetizzato il primo materiale dinamico. Questo materiale, pur essendo solido, presenta al suo interno motori e rotori molecolari che gli conferiscono una mobilità mai osservata prima e proprietà affini ai fluidi, anche a bassissime temperature. Senza, però, sacrificare la solidità e robustezza del materiale nel suo insieme. Come sappiamo molte funzioni e applicazioni sono invece precluse ai sistemi rigidi e statici. Il risultato del progetto di ricerca è stato pubblicato sulla rivista Nature Chemistry dall’Università di Milano.

Nei motori, come ad esempio quelli delle auto, le componenti rotanti rivestono un ruolo fondamentale. Così allo stesso modo, la realizzazione di motori molecolari richiede che siano disponibili unità molecolari rotanti in modo continuo e fluido. Per questo, il materiale prescelto è solido e dotato di elevata porosità per essere rigonfiabile come una spugna, ma nel contempo resistente.

MOF

Nell’attività di ricerca sono state, dunque, sintetizzate strutture cristalline porose chiamate MOF (Metal-OrganicFrameworks), ovvero polimeri metallo-organici (MOF) per la cattura della CO2.

I MOF, detti anche strutture metallorganiche, sono definiti dalla IUPAC come polimeri di coordinazione e sono costituiti da un reticolo cristallino tridimensionale formato a sua volta da due unità fondamentali: linkers organici e ioni o clusters metallici.
È così elevata la porosità delle MOF che ogni gruppo molecolare rotante ha molto spazio vuoto attorno a sé, tanto da poter ridurre la sua interazione con la struttura cristallina quasi a zero, mantenendo un regime rotatorio ultraveloce anche a freddo e realizzando qualcosa che è in evidente contrasto con il concetto stesso di struttura ordinata e cristallina.

In base alla letteratura ed ai diversi studi condotti fino ad oggi su questi materiali, i MOF si confermano, dunque, come i migliori materiali porosi per l’intrappolamento selettivo della CO2. Il progetto rappresenta una sfida attualmente molto attiva nel settore della scienza dei materiali, quella di produrre solidi con proprietà attive o modulabili.

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