In una mossa che farebbe annuire con approvazione un vetraio mesopotamico (se sapesse cos'è la cattura del carbonio), gli scienziati hanno preso un trucco chimico usato per millenni sul vetro normale e lo hanno applicato a un materiale spaziale chiamato vetro a struttura metallo-organica (MOF). Pensa al vetro MOF come al figlio dell'amore tra atomi di metallo e molecole organiche: una spugna porosa e high-tech che è bravissima a intrappolare gas come anidride carbonica e idrogeno, e persino a strappare acqua dall'aria.

Il team internazionale, con cervelli della TU Dortmund e dell'Università di Birmingham, ha pubblicato i risultati su Nature Chemistry il 4 maggio. Hanno scoperto che aggiungendo minuscoli composti chimici contenenti sodio o litio - simile a come gli antichi artigiani modificavano le loro ricette del vetro - potevano abbassare la temperatura a cui il vetro MOF si ammorbidisce e farlo scorrere più facilmente quando riscaldato. Questo potrebbe trasformare un incubo produttivo in un sogno gestibile.

Il dottor Dominik Kubicki dell'Università di Birmingham ha detto elegantemente: "Il vetro fa parte della civiltà umana da millenni. Dall'antica Mesopotamia ai moderni cavi in fibra ottica, piccole quantità di modificatori chimici rendono più facile lavorare il vetro e cambiarne le proprietà funzionali." Il problema con i vetri MOF? Si ammorbidiscono solo ad alte temperature - sopra i 300 °C - che è scomodamente vicino al punto in cui iniziano a degradarsi. Questa nuova scoperta sblocca possibilità per futuri materiali ad alte prestazioni senza il crollo.

Uno dei vetri MOF stellari, lo ZIF-62, è una meraviglia porosa che può essere fusa e raffreddata in vetro mantenendo i suoi pori interni - pensalo come un formaggio svizzero per molecole. Il professor Sebastian Henke della TU Dortmund ha spiegato che il loro approccio è direttamente ispirato da come vengono modificati i vetri di silicato convenzionali: "interrompendo la struttura della rete per regolare il comportamento di fusione e le proprietà meccaniche."

Per capire come il sodio facesse il suo dovere, i ricercatori dell'Università di Birmingham (guidati dai dottori Dominik Kubicki e Benjamin Gallant) hanno usato studi a livello atomico e spettroscopia NMR allo stato solido ad alta temperatura presso l'UK High-Field Solid-State NMR Facility. Nel frattempo, un altro team di Birmingham - guidato dal professor Andrew Morris e dal dottor Mario Ongkiko - ha impiegato modellazione computazionale basata sull'IA per dare un senso ai complessi dati NMR. Le simulazioni assistite da machine learning hanno confermato che il sodio non si limita a bighellonare negli spazi vuoti del materiale; sostituisce effettivamente alcuni atomi di zinco, allentando la struttura del vetro e cambiandone le proprietà.

Ora che gli scienziati hanno decifrato il codice per modificare questi materiali, riconoscono che è necessario più lavoro per migliorare la stabilità, prevedere il comportamento e testare le prestazioni nelle tecnologie del mondo reale. Ma per ora, è un bicchiere mezzo pieno - di CO2, idrogeno e speranza.

Lo studio ha coinvolto ricercatori della Technische Universität Dortmund, dell'Università di Birmingham, della Ruhr-University Bochum, della SRM University-AP, della Technical University of Munich e dell'Università di Cambridge. Materiali forniti dall'Università di Birmingham. (Il contenuto potrebbe essere stato modificato per stile e lunghezza, perché anche la scienza ha bisogno di una sforbiciata.)