Инженеры Дартмутского колледжа разработали новую кристаллическую структуру, которая может увеличиваться вдвое, когда сталкивается с определенным химическим веществом. Команда утверждает, что этот материал можно использовать для избирательного поглощения примесей из воды.
Кристалл на основе углерода относится к классу материалов, известных как пористые органические каркасные структуры. Как следует из названия, эти материалы состоят из органических молекул, таких как углерод, кислород и азот, смешанных с более сильными молекулами, образуя каркас, полный пор. Удерживая молекулы в этих порах, эти материалы можно использовать для поглощения загрязняющих веществ из воздуха или воды, для доставки лекарств в организм или для облегчения химических реакций.
Эти виды материалов (и аналогичные металлоорганические каркасные структуры) хорошо изучены, но для новой работы команда добавила дополнительную функцию. Они образовали «мягкие суставы», состоящие из кластеров бисульфат-анионов, которые обычно отталкиваются друг от друга, но в этой структуре они удерживаются на месте за счет взаимодействия с другими молекулами. Однако, когда появляется определенное химическое вещество, эти взаимодействия нарушаются, и анионы снова отталкивают друг друга. Это заставляет кристалл расширяться, открывая больше пор, которые могут поглотить больше целевых молекул.
Команда проверила материал, поместив кристаллы в раствор фенола, и обнаружила, что они увеличились более чем вдвое за 20 минут. Когда с них был вычищен фенол, они уменьшились до исходного размера примерно за 10 минут.
«Замечательно наблюдать, как кристалл расширяется и сжимается до такой степени», - говорит Ченфэн Кэ, ведущий автор исследования. «Представьте себе бриллиант, который ведет себя как резинка».
Исследователи говорят, что новые расширяемые пористые органические каркасные структуры могут сделать более эффективными нанофильтры, увеличиваясь для сбора большего количества определенной молекулы.
Исследование было опубликовано в журнале Chem.
Источник: Dartmouth College via Eurekalert
