研究人员利用声波精确操纵原子和分子 加速突破性智能材料的可持续生产
研究人员利用声波精确操纵原子和分子，加速突破性智能材料的可持续生产。
金属有机框架或MOF是非常通用的超多孔纳米材料，可用于存储，分离，释放或保护几乎任何东西。
MOF被认为是21世纪的定义材料，非常适合在微小浓度下感应和捕获物质，净化水或空气，还可以储存大量能量，用于制造更好的电池和储能设备。
科学家已经设计了超过88,000个精确定制的MOF--应用范围从农业到制药 - 但是创造它们的传统工艺在环境上是不可持续的，可能需要几个小时甚至几天。
现在，澳大利亚墨尔本皇家理工大学的研究人员已经展示了一种清洁，绿色的技术，可以在几分钟内生成定制的MOF。
发表在Nature Communications上的研究的第一作者Heba Ahmed博士说，高效和可扩展的方法利用了高频声波的精确功率。
“MOF具有无限的潜力，但我们需要更清洁，更快速的合成技术，以充分利用其所有可能的益处，”RMIT微/纳米物理研究实验室的博士后研究员艾哈迈德说。
“我们的声学驱动方法避免了传统方法的环境危害，并快速，可持续地生成即用型MOF。
“这项技术不仅消除了制造MOF最耗时的步骤之一，而且没有任何痕迹，可以轻松扩大规模，实现高效的批量生产。”
声音设备：如何制作MOF
金属有机骨架是结晶粉末，充满微小的分子大小的孔。
它们具有独特的结构 - 金属通过有机连接体相互连接 - 并且非常多孔，如果你用一克MOF并展开其内部表面区域，你将覆盖一个大于足球场的区域。
一些人预测MOF对21世纪的重要性与塑料到20世纪一样重要。
在标准生产过程中，溶剂和其他污染物会被困在MOF的孔中。
为了清除它们，科学家们在一个叫做“激活”的过程中结合使用真空和高温或有害的化学溶剂。
在他们的新技术中，RMIT研究人员使用微芯片产生高频声波。
合着者和声学专家Amgad Rezk博士说，这些人类无法听到的声波可用于精密微纳制造。
“在纳米尺度上，声波是原子和分子细致排序和操纵的有力工具，”Rezk说。
MOF的“成分” - 金属前体和结合的有机分子 - 暴露于微芯片产生的声波。
利用声波将这些元素排列和连接在一起，研究人员能够创建一个高度有序和多孔的网络，同时通过从孔中推出溶剂来“激活”MOF。
首席研究员，杰出教授Leslie Yeo表示，这种新方法可以生成具有空洞和高表面积的MOF，从而无需进行后合成“激活”。
“现有技术通常需要很长时间才能从合成到激活，但我们的方法不仅在几分钟内产生MOF，它们已经激活并可以直接应用，”Yeo，化学工程教授和微/纳米物理学主任说。 RMIT研究实验室。
研究人员成功地测试了铜和铁基MOF的方法，该技术可以扩展到其他MOF，并扩大规模，以实现这些智能材料的高效绿色生产。
标签： 智能材料