В основе разработке исследователей из Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН и их коллег лежат органосилоксаны — молекулы, включающие кремний. Они известны своей устойчивостью к экстремальным температурам от минус 100 до плюс 500 °C, водоотталкивающими свойствами и биосовместимостью. Ученые использовали их для создания металл-органических каркасов — структур нового поколения, которые собираются из органических молекул и ионов металлов, образуя материал с порами заданного размера. Обычно такие каркасы применяют для хранения газов, доставки лекарств или ускорения химических реакций. Замена стандартных органических блоков на силоксаны позволяет придать конечному продукту их полезные качества.
В рамках проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда, исследователи впервые синтезировали каркасы на основе симметричной кремнийорганической кислоты. Ее строение напоминает кольцо из атомов кремния и кислорода, к которому с одной стороны прикреплены кислотные группы, а с другой — водоотталкивающие элементы. Это позволяет молекуле одновременно связываться с ионами металлов и придавать будущему материалу гидрофобные свойства.
Как объяснил участник проекта Сергей Кутумов, младший научный сотрудник ИНЭОС РАН, при смешивании спиртовых растворов соли меди и полученной кислоты с последующей сушкой образуется порошок бирюзового цвета. Его плотность в 100 раз ниже плотности воды, что позволяет классифицировать вещество как металл-органический аэрогель. Материал стабилен при нагреве, но демонстрирует обратимое изменение цвета: при температуре 80 °C он становится синим, теряя молекулы воды, а во влажной среде вновь возвращает бирюзовый оттенок.
Эта особенность открывает перспективы для создания визуальных индикаторов влажности, например, для контроля состояния упаковок с электроникой. Кроме того, полученный аэрогель может выступать в роли многоразового катализатора для химических процессов. Руководитель проекта Ашот Арзуманян отметил, что в дальнейшем ученые планируют исследовать новые соединения и настраивать их свойства для решения прикладных задач, таких как очистка промышленных стоков или сбор воды в засушливых регионах. Результаты работы опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Frontiers.
Ранее ученые из России предложили эффективный способ очистки воздуха от микроорганизмов.
