18 марта 2025 года исследователи из Киотского университета совершили прорыв в химии материалов, создав первые стабильные трехмерные ван-дер-ваальсовы каркасы (WaaFs). Эти структуры, описанные в журнале Nature Chemistry, открывают новые возможности для хранения газа, улавливания углекислого газа (CO₂) и других промышленных применений.
Ван-дер-ваальсовы каркасы — это пористые материалы, построенные на основе слабых межмолекулярных взаимодействий, известных как ван-дер-ваальсовы силы. До сих пор считалось, что такие силы слишком слабы для создания устойчивых структур. Однако команда под руководством профессора Шухея Фурукавы доказала обратное, используя октаэдрические металлоорганические полиэдры (MOPs) в качестве строительных блоков.
Почему это важно?
Стабильность: WaaFs сохраняют свою структуру при температурах до 593 К (320 °C), что делает их пригодными для промышленного использования.
Высокая пористость: поверхность этих материалов превышает 2000 м²/г, что позволяет эффективно хранить и разделять газы.
Масштабируемость: WaaFs можно разбирать и собирать в растворе, что упрощает их производство и переработку.
"Наше исследование опровергает представление о том, что ван-дер-ваальсовы силы слишком слабы для создания устойчивых каркасов", — отмечает профессор Фурукава. Ведущий исследователь Шун Токюда добавляет, что WaaFs предлагают инновационное решение для газового хранения, разделения газов и других задач.
Одним из ключевых применений WaaFs может стать улавливание углекислого газа — одна из самых актуальных задач в борьбе с изменением климата. Высокая пористость и стабильность этих материалов делают их идеальными кандидатами для создания эффективных систем захвата CO₂.
Исследование Киотского университета — это не просто научное достижение, а шаг к будущему, где химия и экология идут рука об руку. Как сказал профессор Фурукава, "мы создаем материалы, которые могут изменить мир". И, возможно, именно такие инновации помогут нам справиться с глобальными вызовами, такими как изменение климата и нехватка ресурсов.
Объяснение терминов
Ван-дер-ваальсовы силы — слабые межмолекулярные взаимодействия, которые играют важную роль в формировании структур.
Металлоорганические полиэдры (MOPs) — сложные молекулярные структуры, используемые как строительные блоки для создания пористых материалов.
Пористость — характеристика материала, определяющая его способность поглощать газы или жидкости.
Улавливание углекислого газа (CO₂) — процесс захвата CO₂ из атмосферы для снижения парникового эффекта.