Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Pháp, Anh, châu Âu và European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) đã khám phá ra họ vật liệu nano xốm với những tính chất đáng chú ý là có khả năng trương nở thuận nghịch với thể tích lớn. Các vật liệu này có tính co dãn cao (flexible), tính chọn lọc tốt, hứa hẹn nhiều ứng dụng trong việc hấp phụ, tách loại các khi gây hiệu ứng nhà kính, có hại cho môi trường.
Vật liệu xốp lai hóa đã thu hút sự chú ý nhiều trong những năm gần đây như là một nguồn vật liệu mới để làm sạch môi trường. MIL-88, một họ các vật liệu của kim loại-hữu cơ với cấu trúc ba chiều, với các hốc và các kênh đã được phát triển. Các hợp chất chứa các ion kim loại Cr(III( hoặc Fe(III) liên kết với các cầu hữu cơ (ligand), tạo ra một cấu trúc linh hoạt có thể dễ dàng thay đổi hình dạng. Các yếu tố tác động bên ngoài như áp suất, nhiệt độ, ánh sáng, hoặc ảnh hưởng của các chất khí và các dung môi có thể gây ra sự mở hoặc đóng lại của cấu trúc. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một sự dãn nở có tính chất thuận nghịch lớn về thể tích của các các chất rắn, từ 85% lên đến 230%, một hiện tượng chưa từng thấy trước đây đối với các vật liệu khác. Sự “hít-thở” thuận nghịch này có chức năng tương tự như phổi của con người ” ngoại trừ khả năng dãn nở của phổi bình thường chỉ ~ 40%.
Khả năng căng phồng này đạt được bằng cách nhúng vật liệu MIL-88 này vào các dung môi, các dung môi này sẽ đi vào các hốc và các khung cấu trúc mới mà không làm phá vỡ các liên kết. Các tinh thể của vật liệu vẫn được duy trong suốt quá trình. Quá trình căng phồng có thể đảo ngược bằng cách nung nóng mẫu đã bị solvát hóa để khôi phục lại trạng thai khô bình thường ban đầu. Trạng thái “khô” này với các lỗ mao quản đã khép kín làm cho các phân tử ngoại lai hầu như không thể tiếp cận vào các hốc mao quản, trong khi ở dạng hydrát hóa cho hấp phụ chọn lọc đáng kể các chất khí phân cực và không phân cực.
Các nghiên cứu tiếp theo là làm thế nào để hydro và các khí gây hiệu ứng nhà kính có thế được lưu trữ trong các loại vật liệu này, mở ra khả năng ứng dụng lớn trong tương lai.
Khương Trung Thủy
Tài liệu tham khảo
1. Serre et al., Science (2007) 315, 1828
2. Loiseau et al., Chem. Eur. J. 2004, 10, 1373
Leave a Reply