Progettazione razionale di architetture di conservazione di gas
Le MOF, come suggerisce il nome, sono composte da giunture in ossido di metallo legate a puntoni organici. Il risultato è rappresentato da strutture molto porose composte da cavità separate da finestre e che mostrano aree di superficie molto elevate. Le MOF sono generalmente piuttosto rigide e chimicamente stabili a causa della forza dei loro legami chimici. La modularità delle MOF sostiene la progettazione razionale di sistemi di pori personalizzati. Se combinate a zeoliti a micropori, condividendo molte delle stesse proprietà e già utilizzate in una grande varietà di applicazioni mondiali, il risultato è rappresentato da strutture di imidazolo zeolitico (ZIF) a nanopori. Le ZIF sono state accolte con entusiasmo per la loro conservazione potenziale di gas, tra cui quello relativo alle applicazioni di energia come l'idrogeno (H2) o il metano (CH4) e quelli relativi all'anidride carbonica (CO2) per il sequestro e la conservazione di CO2. Tuttavia, mentre esiste un grande potenziale, la scoperta di nuove ZIF per l'assorbimento di gas (aderenza di molecole di gas alla superficie delle ZIF) avviene tra molti tentativi ed errori. I ricercatori europei hanno cercato di portare il design razionale nel campo della produzione di ZIF attraverso il finanziamento del progetto DASZIF. Le simulazioni molecolari hanno portato all'identificazione di strutture ZIF ottimali, che sono quindi state sintetizzate e caratterizzate rispetto al loro assorbimento di vari gas La ragione delle differenze nei profili che ci si aspetta rispetto a quelli ottenuti è stata perciò spiegata mediante studi di simulazione. Gli scienziati hanno individuato la causa nell'equilibrio tra la forza delle interazioni tra fluido e fluido e delle interazioni tra fluido e solido, di per sé una funzione del tipo di fluido e delle dimensioni dei pori. Uno dei risultati più eccitanti si è basato sui precedenti risultati indicanti l'assorbimento di molecole di gas più larghe delle finestre tra le cavità. Seguendo questa strada, gli scienziati hanno dimostrato sperimentalmente la flessibilità strutturale nella cornice ZIF dovuta a una modifica nei leganti imidazolati. Le alterazioni hanno causato un allargamento della finestra del poro. Il team ha rappresentato ulteriormente questo effetto rispetto all'assorbimento di una gran varietà di gas relativi all'energia. Lo sviluppo di nuove ZIF, la rappresentazione dettagliata delle loro caratteristiche di assorbimento e la dimostrazione della flessibilità strutturale potrebbero avere un importante impatto positivo sulla conservazione di gas per l'utilizzo di energia e per i sistemi di sequestro del carbonio.
