مواد متخلخل جدید برای ذخیره‌سازی گازها

این پژوهش بر اساس تلاش‌های تحقیقاتی جهانی که در زمینه پلیمرهای متخلخل
یکنواخت با سطح ویژه بالا صورت گرفته، انجام شده‌است. Omar Yaghi، استاد
ممتاز دانشگاه میشیگان و پیشگام در این زمینه، عبارت “چهارچوب‌های فلزی-آلی
(MOF) ” را برای این مواد ابداع کرده‌است؛ این عبارت می‌تواند به‌صورت
ساختارهایی از هسته‌های فلزی توضیح داده شود که با شانه‌های ترکیبات آلی
ترکیب شده‌اند.

MOFها نوعاً از ترکیب نوعی فلز با یک نوع پیونددهنده آلی ساخته می‌شوند؛
ولی گروه تحقیقاتی Matzger راهبرد جدید(اختلاط دو نوع پیوند‌دهنده با یک
فلزـ روی‌ـ را آزمودند نت؛ اما نتیجه آن گونه که انتظار می‌رفت مخلوطی از
دو نوع MOF نبود، بلکه ماده کاملاً جدیدی به نام UMCM-1 بود که برگرفته از
عبارت مواد بلوری دانشگاه میشیگان است. این ساختار تفاوت چشمگیری با تمام
انواع شناخته‌شده MOFها دارد.

ساختار UMCM-1 از شش ساختار قفس‌مانند با حفره‌هایی که اطراف کانالی شش‌ضلعی
قرار گرفته، تشکیل گردیده‌است. این کانال در زمره مزوتخلخل‌‌ها (حفره‌های
با قطر دو تا ۵۰ نانومتر) دسته‌بندی می‌شود. Matzger، استادیار شیمی، در
این زمینه می‌گوید: “این کانال شبیه بزرگراهی است که تمام حفره‌ها را به
یکدیگر متصل می‌کند.”

این ویژگی می‌تواند سرعت پر‌ شدن حفره‌ها را افزایش دهد. پژوهشگران در
تلاشند تا با اتصال مواد متخلخل به یکدیگر، ظرفیت آنها را افزایش دهند، به
این امید که راه‌هایی را برای ذخیره‌سازی فشرده مقادیر زیادی از هیدروژن،
متان، دی‌اکسیدکربن و سایر گاز‌هایی که از نظر اقتصادی یا زیست‌محیطی اهمیت
دارند، بیابند.

Matzger می‌گوید: “روش اتصال‌دهنده‌های مخلوط‌شده، قابلیت‌ها را برای ساخت
مواد متخلخل جدید به صورتی نمایی افزایش می‌دهد.” به علاوه، به‌علت ‌امکان
اختلاط یک اتصال‌دهنده ارزان‌قیمت‌تر با یک اتصال‌دهنده گران‌قیمت‌تر، در
هزینه صرفه‌جویی قابل توجهی خواهیم داشت.

Matzger در نوشتن مقاله از دانش Kyoungmoo Koh، پژوهشگر در مقطع فوق دکتری
و Antek Wong-Foy ، دانشمند و پژوهشگر، استفاده کرد و هزینه‌های این پژوهش
را نیز بخش انرژی آمریکا پرداخت نموده‌است.

آخرین نتایج این تحقیقات در مجله Angewandte Chemie منتشر شده‌است.