メソポタミアのガラス職人が（もし炭素回収を知っていたら）うなずくような動きで、科学者たちは何千年も普通のガラスに使われてきた化学のトリックを、金属有機構造体（MOF）ガラスという宇宙時代の素材に応用した。MOFガラスは、金属原子と有機分子のラブチャイルドのようなもの。多孔質でハイテクなスポンジであり、二酸化炭素や水素などのガスを捕まえたり、空気中から水を奪ったりするのに優れている。

TUドルトムントとバーミンガム大学の頭脳を擁する国際チームは、5月4日にNature Chemistryでその発見を発表した。彼らは、ナトリウムやリチウムを含む小さな化学化合物を加えることで、古代の職人がガラスのレシピを調整したのと同様に、MOFガラスが柔らかくなる温度を下げ、加熱時に流れやすくできることを発見した。これにより、製造上の悪夢が扱いやすい夢物語に変わる可能性がある。

バーミンガム大学のドミニク・クビツキ博士はこうエレガントに述べている。「ガラスは何千年もの間、人類文明の一部でした。古代メソポタミアから現代の光ファイバーケーブルに至るまで、少量の化学修飾剤によってガラスの加工が容易になり、その機能特性が変わります。」MOFガラスの問題は？300°C以上の高温でのみ軟化するため、分解し始める温度に不気味なほど近いのだ。この新しい発見は、溶融することなく将来の高性能材料への可能性を開く。

スターMOFガラスの一つであるZIF-62は、多孔質の驚異であり、溶融して冷却しても内部の細孔を保持できる。分子にとってのスイスチーズのようなものだ。TUドルトムントのセバスチャン・ヘンケ教授は、彼らのアプローチは従来のケイ酸塩ガラスの修飾方法に直接触発されていると説明する。「ネットワーク構造を乱して、溶融挙動と機械的特性を調整するのです。」

ナトリウムがどのように作用するかを解明するため、バーミンガム大学の研究者（ドミニク・クビツキ博士とベンジャミン・ガラント博士が率いる）は、原子レベルの研究と、英国高磁場固体NMR施設での高温固体核磁気共鳴（NMR）分光法を使用した。一方、アンドリュー・モリス教授とマリオ・オンギコ博士が率いる別のバーミンガムチームは、AI駆動の計算モデリングを展開し、複雑なNMRデータを解釈した。機械学習支援シミュレーションにより、ナトリウムは材料の空きスペースにただぶらぶらしているわけではなく、実際にいくつかの亜鉛原子を置き換え、ガラス構造を緩めてその特性を変えていることが確認された。

これらの材料を調整する方法を解明した今、科学者たちは安定性の向上、挙動の予測、実際の技術での性能テストなど、さらなる作業が必要であることを認めている。しかし今のところ、グラスは半分満たされている——CO2、水素、そして希望で。

この研究には、Technische Universität Dortmund、バーミンガム大学、ルール大学ボーフム、SRM大学AP、ミュンヘン工科大学、ケンブリッジ大学の研究者が参加した。資料はバーミンガム大学が提供。（内容はスタイルと長さのため編集されている可能性があります。科学にもトリミングが必要です。）