Ученые адаптировали многовековой принцип химии для тонкой настройки нового типа стекла, изготовленного из металлоорганических каркасов (МОК) — атомов металла, соединенных органическими молекулами. Такие стекла эффективно улавливают газы (например, CO₂ и водород) и воду.
Международная группа исследователей из Технического университета Дортмунда и Бирмингемского университета выяснила, что MOК‑стекла можно модифицировать так же, как традиционные. Добавление небольших количеств соединений с натрием или литием снижает температуру размягчения стекла, которая изначально превышает 300°C и близка к температуре разложения материала, и меняет его текучесть при нагревании. Это упрощает производство и расширяет возможности применения.
Один из примеров такого стекла — пористый материал ZIF‑62. После расплавления и охлаждения он сохраняет часть внутренней пористости, поэтому подходит для газоразделения, катализа и создания мембран.
Чтобы изучить влияние добавок натрия на структуру стекла, ученые применили высокотемпературную твердотельную ядерно‑магнитную резонансную спектроскопию и компьютерное моделирование на основе искусственного интеллекта. Выяснилось, что натрий не просто заполняет пустоты, а замещает некоторые атомы цинка, из‑за этого структура мягко разрыхляется.
Открытие дает основу для проектирования специализированных MOК‑стекол. Их потенциально можно использовать в газоразделении, хранении химических веществ, современных покрытиях и других технологических областях. Теперь нужны дополнительные исследования: важно повысить стабильность материалов, лучше прогнозировать их поведение и проверить применимость в реальных технологиях.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что на Урале нашли способ получать идеально гладкое стекло.
