Într-o mișcare care l-ar face pe un suflător de sticlă mesopotamian să dea din cap aprobator (dacă ar ști ce e captarea carbonului), oamenii de știință au aplicat un truc chimic folosit de milenii pe sticla obișnuită unui material spațial numit sticlă MOF (metal-organic framework). Gândiți-vă la sticla MOF ca la copilul drag al atomilor metalici și moleculelor organice – un burete poros, high-tech, excelent la captarea gazelor precum dioxidul de carbon și hidrogenul, și chiar la smulgerea apei din aer.

Echipa internațională, cu creiere de la TU Dortmund și Universitatea din Birmingham, și-a publicat descoperirile în Nature Chemistry pe 4 mai. Au descoperit că adăugând compuși chimici mici care conțin sodiu sau litiu – similar cu modul în care artizanii antici își ajustau rețetele de sticlă – pot scădea temperatura la care sticla MOF se înmoaie și o fac să curgă mai ușor când este încălzită. Asta ar putea transforma un coșmar de fabricație într-un vis plăcut.

Dr. Dominik Kubicki de la Universitatea din Birmingham a spus elegant: „Sticla face parte din civilizația umană de milenii. Din Mesopotamia antică până la cablurile moderne de fibră optică, cantități mici de modificatori chimici fac mai ușoară prelucrarea sticlei și îi schimbă proprietățile funcționale.” Problema cu sticlele MOF? Se înmoaie doar la temperaturi ridicate – peste 300 °C – ceea ce este incomod de aproape de punctul în care încep să se degradeze. Această nouă descoperire deblochează posibilități pentru materiale viitoare de înaltă performanță fără topire.

Una dintre sticlele MOF vedetă, ZIF-62, este o minune poroasă care poate fi topită și răcită în sticlă păstrându-și porii interni – gândiți-vă la ea ca la un brânză elvețiană pentru molecule. Profesorul Sebastian Henke de la TU Dortmund a explicat că abordarea lor este inspirată direct de modul în care sunt modificate sticlele silicate convenționale: „perturbând structura rețelei pentru a ajusta comportamentul de topire și proprietățile mecanice.”

Pentru a afla cum acționează sodiul, cercetătorii de la Universitatea din Birmingham (conduși de Dr. Dominik Kubicki și Dr. Benjamin Gallant) au folosit studii la nivel atomic și spectroscopie de Rezonanță Magnetică Nucleară (RMN) în stare solidă la temperatură înaltă la Facilitatea Națională de RMN în Câmp Înalt din Marea Britanie. Între timp, o altă echipă de la Birmingham – condusă de Profesorul Andrew Morris și Dr. Mario Ongkiko – a folosit modelare computațională asistată de AI pentru a da sens datelor RMN complexe. Simulările asistate de învățare automată au confirmat că sodiul nu doar hoinărește prin spațiile goale ale materialului; înlocuiește de fapt unii atomi de zinc, slăbind structura sticlei și schimbându-i proprietățile.

Acum că oamenii de știință au spart codul ajustării acestor materiale, recunosc că mai e nevoie de muncă pentru a îmbunătăți stabilitatea, a prezice comportamentul și a testa performanța în tehnologii reale. Dar deocamdată, e un pahar pe jumătate plin – de CO2, hidrogen și speranță.

Studiul a implicat cercetători de la Technische Universität Dortmund, Universitatea din Birmingham, Ruhr-University Bochum, SRM University-AP, Universitatea Tehnică din München și Universitatea Cambridge. Materiale furnizate de Universitatea din Birmingham. (Conținutul poate fi editat pentru stil și lungime, pentru că și știința are nevoie de o tunsoare.)