Ученые из Института физической химии и электрохимии РАН (ИФХЭ РАН) и Кольского научного центра РАН (КНЦ РАН) предложили новый способ создания особых материалов — металлорганических каркасов (сокращенно MOF). Это пористые структуры, похожие на губку: они улавливают газы, разделяют смеси веществ, помогают очищать ядерные отходы и служат основой для сенсоров и светящихся материалов.
Раньше такие материалы синтезировали нагреванием в закрытых сосудах — на это уходило от нескольких дней до недель, процесс дорогой и энергозатратный. Авторы предложили заменить нагрев ультрафиолетовым светом. Облучение УФ-лампами ускорило процесс до нескольких часов, иногда до минут, снизило затраты и упростило технологию. Кроме того, метод оказался более безопасным, особенно при работе с радиоактивными материалами.
Исследователи опробовали новый подход на трех разных типах каркасов, содержащих лантаноиды — редкоземельные металлы, которые широко используют в химии и материаловедении, и америций — радиоактивный элемент, который применяют в ядерной энергетике. Они также сравнили ультрафиолет с радиационным методом — облучением пучком электронов. Радиация тоже дала результат за несколько минут, но только один тип структуры, тогда как ультрафиолет позволил получать разные модификации каркасов.
Ультрафиолетовое излучение в дальнейшем позволит синтезировать новые типы каркасов на основе различных металлов, которые ранее не были известны, и направленно выращивать кристаллы известных соединений, структура которых пока не до конца ясна.
В итоге радиационный метод оказался менее гибким: он дает только одну структуру (MIL-103) и требует дорогого оборудования. Ультрафиолет же безопаснее, проще и дешевле — с ним легче работать, особенно с радиоактивными элементами. Новый подход открывает путь к более быстрым, безопасным и доступным способам создания материалов для фармацевтики, экологии и ядерной энергетики. Исследование опубликовано в журнале Materials Chemistry Frontiers.
Ранее Наука Mail писала о том, что в России учатся эффективнее добывать платиноиды из ядерных отходов.
