Chemici z University of Michigan (U-M) vyvinuli nové materiály vyrobené z tuhých plastov, ktoré majú rovnakú časovo ľahký, robustný, ekonomický a schopný skladovať vodíkové palivo, čím sa otvára nový krok smerom k vodíkovému pohonu hospodárstva.
Pravdepodobne ste čítali, že ekonomika založená na vodíku sa objaví čoskoro - alebo o dvadsať rokov. Najprv však musíme nájsť efektívne spôsoby skladovania vodíkového paliva. Teraz chemici z University of Michigan (U-M) vyvinuli nové materiály vyrobené z pevných plastov, ktoré sú zároveň ľahké, robustné a ekonomické. Tieto nové materiály, nazývané kovalentné organické štruktúry (COF), sú vyrobené z ľahkých prvkov, ako je vodík, bór, uhlík, dusík a kyslíka a môžu byť zostavené tak, aby vytvorili predvídateľné kryštálové štruktúry - niečo, čo sa nikdy nerobilo s pevnými plasty. Zatiaľ sú tieto materiály dostupné iba v laboratóriách.
Pred zadaním technických podrobností je zaujímavé zistiť, prečo chce mladý vedec vstúpiť do konkrétnej výskumnej oblasti.
Omar Yaghi je profesorom chémie na UM, ktorý sa podieľa na tejto práci COF. Tu je odkaz na nedávny rozhovor s ním, kde nám hovorí o svojich motiváciách.Boli to skôr estetické aspekty chémie, ako úžitková, čo ho ako prvé zlákalo do odboru, spomína 40-ročný profesor. Ale jeho túžba porozumieť molekulám, ktoré považoval za také atraktívne, ho nakoniec priviedla k vývoju materiálov veľmi praktické aplikácie: skladovanie vodíka, metánu a iných ekonomicky a environmentálne dôležitých plynov.
"Nemal som v úmysle riešiť nejaké veľké problémy," priznáva Yaghi. "Priťahovala ma chémia hlavne kvôli kráse molekúl." Keď si jedného dňa prezeral vysokoškolský katalóg, narazil na obrázky chemických štruktúr podobných klietkam, podobných buckyballs. Yaghi sa do štruktúr „zamiloval“ a na mieste sa rozhodol, že sa chce naučiť navrhovať a vyrábať chemické štruktúry rôznych tvarov.
Teraz je čas vypočuť si Adriena Côtého, ktorý je členom skupiny Yaghiho laboratórium, aby sme zistili, čo títo výskumníci vytvorili.
"Normálne sa tuhé plasty syntetizujú rýchlymi reakciami, ktoré náhodne zosieťujú polyméry," povedal postdoktorand Adrien Côté. "Rovnako ako vo všetkom, čo by ste mohli robiť, ak to robíte naozaj rýchlo, môže to byť dezorganizované." Z tohto dôvodu, presné vnútorné štruktúry takýchto materiálov sú zle pochopené, čo sťažuje ich predpovedanie vlastnosti. Ale Côté a kolegovia upravili reakčné podmienky, aby spomalili proces, čo umožnilo materiálom kryštalizovať organizovaným spôsobom namiesto zostavovania helter skelter.
Nižšie je uvedený obrázok znázorňujúci kryštalické listy vyrobené v kovalentných organických štruktúrach (COF) (kredit: Adrien Côté, U-M). A tu je odkaz na väčšia verzia (3 400 x 4 400 pixelov, 1,45 MB).
A nižšie je snímka zo skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM) „COF-5 odhaľujúca hromady deformovaných šesťuholníkových platní“ (Credit: U-M).
A pre viac informácií táto výskumná práca bola publikovaná Science pod názvom "Pórovité, kryštalické, kovalentné organické štruktúry" (zv. 310. č. 5751, str. 1166 - 1170, 18. novembra 2005). Tu sú dva odkazy na abstrakt a niektorým podporný online materiál (formát PDF, 49 strán, 1,57 MB) pre tento článok.
Zdroje: Tlačová správa University of Michigan, 15. novembra 2005; a rôzne webové stránky
Súvisiace príbehy nájdete pomocou odkazov nižšie.
-
Chémia
-
Materiály
-
Nanotechnológie