Servizio Comunitario di Informazione in materia di Ricerca e Sviluppo - CORDIS

Materiali a base di boro per nanostrutturare le molecole

Una serie di complicate strutture chimiche porose ha trovato grande utilizzo nella separazione e nello stoccaggio dei gas. Gli scienziati hanno sviluppato una nuova classe di materiali di base per tali strutture, e ne hanno dimostrato l'utilità.
Materiali a base di boro per nanostrutturare le molecole
Le grandi strutture porose stanno guadagnando terreno in numerose applicazioni industriali. Queste includono entità sovramolecolari composte da due o più molecole e da strutture metallo-organiche (MOF). I MOF consistono in interazioni tridimensionali (3D) simili al lattice, con giunture metalliche, spaziatori organici e tanto spazio vuoto tra di essi. La sintesi di tali strutture sovramolecolari si basa su determinati elementi di base quali macrocicli organici o gabbie. I macrocicli sono composti costituiti da strutture anellari molto grandi.

Gli elementi di base dei macrocicli o delle gabbie possono formare strutture porose rimuovendo le residue molecole di solventi, oltre alle reti polimeriche autoassemblanti bi- e tridimensionali. Gli approcci classici di sintesi si basano sui metalli di transizione. Gli scienziati hanno avviato il progetto BOROMAT per progettare e sintetizzare nuove classi di elementi di base basati sul boro (B) e su altri elementi leggeri. Questi hanno densità notevolmente più basse dei metalli di transizione, con vantaggi intrinsechi per applicazioni quali lo stoccaggio dei gas.

Sono stati sintetizzati nuovi macrocicli organici composti da anelli di silossani borici funzionalizzati, poi impiegati come elementi di base per strutture più complesse nelle reazioni di policondensazione. Inoltre, utilizzando la sintesi meccanochimica, i macrocicli sono stati prodotti con rese migliori rispetto alle rese ottenute con i metodi convenzionali basati sulle soluzioni. La sintesi meccanochimica è un nuovo modo per produrre reazioni attraverso la macinazione in un mulino a palle in condizioni senza solventi.

Le strutture basate sul boro (B) come i ligandi chelanti si legano a uno ione di metallo (complessi clatrochelati). Questi sono materiali di base molto stabili ed efficaci per strutture sovramolecolari e MOF. Gli scienziati hanno sintetizzato nuove unità leganti basate su acido boronico contenente una piridina, con la caratteristica unica di una carica negativa (anionica). Queste sono state utilizzate insieme agli ioni di metallo nell'autoassemblaggio di motivi funzionali sovramolecolari.

Al termine del progetto i ricercatori hanno dimostrato il successo della sintesi dei macrocicli a base di boro e di altre strutture formate dall'autoassemblaggio di più componenti attraverso la condensazione degli acidi boronici con altre molecole. BOROMAT è riuscito a dimostrare la produzione di nuovi motivi funzionali sovramolecolari importanti a livello industriale. In particolare le strutture porose a base di boro dovrebbero trovare un importante impiego nelle applicazioni per lo stoccaggio dei gas.

Informazioni correlate