Міжнародна команда науковців, серед яких є представники провідних університетів, змогла значно спростити виробництво пористого скла на основі метал-органічних каркасів. Дослідники довели, що додавання іонів натрію та літію дозволяє «налаштувати» структуру матеріалу, знижуючи температуру його плавлення до рівня, придатного для промислового використання. Це відкриття може стати ключем до створення ефективних мембран для очищення газів та нових каталізаторів.

Зазвичай скло сприймається як прозорий матеріал для вікон чи екранів, але сучасне матеріалознавство розглядає його як молекулярне сито. Новий тип скла, відомий як MOF-скло, зберігає внутрішню пористість навіть у аморфному стані. Це дозволяє йому селективно пропускати певні молекули, затримуючи інші, що є критично важливим для розділення газових сумішей, наприклад, відділення вуглекислого газу або очищення водню.

Головною проблемою попередніх розробок була надто висока температура обробки, яка часто наближалася до межі руйнування органічних компонентів матеріалу. У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Chemistry, вчені використали підхід, схожий на давні методи зміни властивостей звичайного скла. Введення сполук натрію та літію змінило внутрішню мережу MOF-скла, зробивши його більш пластичним при нижчих температурах без втрати корисної пористості.

Для підтвердження своїх висновків науковці застосували складні методи аналізу, включаючи ядерний магнітний резонанс та штучний інтелект для моделювання. Вони змогли візуалізувати, як іони натрію вбудовуються в структуру матеріалу, частково заміщуючи атоми цинку і послаблюючи зв'язки. Це дозволяє керувати властивостями скла на атомному рівні, перетворюючи його з лабораторного експерименту на потенційно масштабований промисловий продукт.

Хоча до масового впровадження ще потрібно провести додаткові випробування на довготривалу стабільність та масштабування синтезу, отриманий принцип відкриває нові горизонти для «зеленої» енергетики. Такі матеріали можуть стати основою для енергоефективних мембран, покриттів та реакторів, що допоможе зменшити енерговитрати в хімічній промисловості та сприяє боротьбі зі зміною клімату.

Це дослідження демонструє, як віковічні хімічні принципи знаходять нове життя в сучасних технологіях. Замість того щоб просто створювати прозорі бар'єри, вчені тепер можуть проектувати активні матеріали, які фільтрують молекули та прискорюють хімічні реакції, що є важливим кроком до сталого розвитку промисловості в Україні та світі.