En un movimiento que haría asentir con aprobación a un soplador de vidrio mesopotámico (si supiera qué es la captura de carbono), los científicos han tomado un truco químico utilizado durante milenios en el vidrio común y lo han aplicado a un material espacial llamado vidrio de estructura metalorgánica (MOF). Piensa en el vidrio MOF como el hijo del amor entre átomos metálicos y moléculas orgánicas: una esponja porosa de alta tecnología excelente para atrapar gases como el dióxido de carbono y el hidrógeno, e incluso para arrebatar agua del aire.

El equipo internacional, con cerebros de la TU Dortmund y la Universidad de Birmingham, publicó sus hallazgos en Nature Chemistry el 4 de mayo. Descubrieron que al agregar pequeños compuestos químicos que contienen sodio o litio, similar a cómo los artesanos antiguos ajustaban sus recetas de vidrio, podían reducir la temperatura a la que el vidrio MOF se ablanda y hacer que fluya más fácilmente cuando se calienta. Esto podría convertir una pesadilla de fabricación en un sueño manejable.

El Dr. Dominik Kubicki de la Universidad de Birmingham lo expresó elegantemente: "El vidrio ha sido parte de la civilización humana durante milenios. Desde la antigua Mesopotamia hasta los modernos cables de fibra óptica, pequeñas cantidades de modificadores químicos facilitan el procesamiento del vidrio y cambian sus propiedades funcionales". ¿El problema con los vidrios MOF? Se ablandan solo a altas temperaturas, por encima de 300 °C, lo que está incómodamente cerca del punto en que comienzan a degradarse. Este nuevo descubrimiento desbloquea posibilidades para futuros materiales de alto rendimiento sin el colapso.

Uno de los vidrios MOF estrella, ZIF-62, es una maravilla porosa que puede fundirse y enfriarse en vidrio manteniendo sus poros internos; piensa en él como un queso suizo para moléculas. El profesor Sebastian Henke de TU Dortmund explicó que su enfoque está directamente inspirado en cómo se modifican los vidrios de silicato convencionales: "alterando la estructura de la red para ajustar el comportamiento de fusión y las propiedades mecánicas".

Para descubrir cómo el sodio hacía su trabajo, los investigadores de la Universidad de Birmingham (liderados por los Dres. Dominik Kubicki y Benjamin Gallant) utilizaron estudios a nivel atómico y espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de estado sólido a alta temperatura en la Instalación Nacional de RMN de Estado Sólido de Alto Campo del Reino Unido. Mientras tanto, otro equipo de Birmingham, liderado por el profesor Andrew Morris y el Dr. Mario Ongkiko, desplegó modelos computacionales impulsados por IA para dar sentido a los complejos datos de RMN. Las simulaciones asistidas por aprendizaje automático confirmaron que el sodio no solo se sienta en los espacios vacíos del material; en realidad reemplaza algunos átomos de zinc, aflojando la estructura del vidrio y cambiando sus propiedades.

Ahora que los científicos han descifrado el código para ajustar estos materiales, reconocen que se necesita más trabajo para mejorar la estabilidad, predecir el comportamiento y probar el rendimiento en tecnologías del mundo real. Pero por ahora, es un vaso medio lleno, de CO2, hidrógeno y esperanza.

El estudio involucró a investigadores de la Technische Universität Dortmund, la Universidad de Birmingham, la Ruhr-University Bochum, la SRM University-AP, la Universidad Técnica de Múnich y la Universidad de Cambridge. Materiales proporcionados por la Universidad de Birmingham. (El contenido puede haber sido editado por estilo y extensión, porque incluso la ciencia necesita un recorte.)