Nuovi materiali porosi per la cattura di gas
I solidi porosi molecolari offrono un’alternativa interessante ai materiali nano-strutturati. Le dimensioni dei pori e i gruppi funzionali che li rivestono si prestano infatti a essere modificati per raggiungere un livello estremamente elevato di selettività. In aggiunta, è possibile sfruttare anche i cambiamenti strutturali delle dinamiche molecolari. Il progetto POMOS (Synthesis and characterization of porous molecular solids), finanziato dall’UE, si è focalizzato su calixareni e ciclopeptoidi, i quali formano cavità in grado di contenere piccole molecole o ioni, creando un sistema ospite. Entrambi questi composti organici macrociclici possono servire come elementi fondamentali di dispositivi basati sulle interazioni gas-solido. I primi erano già stati efficacemente utilizzati come molecole di base di materiali nanostrutturati, mentre i secondi erano relativamente sconosciuti. In questo contesto, i ricercatori hanno sintetizzato e caratterizzato nuovi composti basati su calixareni e ciclopeptoidi utilizzando la diffrazione a raggi X mediante cristallo singolo e polveri. Sono stati testati i composti a base di calixarene per le proprietà di assorbimento dei gas in condizioni non ambiente, attraverso l’utilizzo di una cella gassosa sotto pressione. Il set-up sperimentale ha permesso ai ricercatori di esaminare le interazioni host-guest a livello atomico ai fini di una migliore comprensione dei meccanismi di assorbimento. I dati sono stati ottenuti dalle principali strutture europee attraverso la radiazione di sincrotrone e la diffrazione di neutroni. In particolare, la radiazione monocromatica ad alta intensità disponibile presso l’ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) ha permesso agli scienziati di eseguire esperimenti con diffrazione a raggi X in situ, mediante cristallo singolo e polveri. Le metodologie del progetto POMOS per la fabbricazione e caratterizzazione dei materiali molecolari porosi saranno determinanti nello sviluppo di nuovi dispositivi per la cattura, la separazione e lo stoccaggio dei gas. Tali dispositivi sono di enorme interesse commerciale per un importante mercato globale.
Parole chiave
Materiali porosi, cattura di gas, POMOS, calixareni, ciclopeptoidi
