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Laboratorio de Materiales Inorgánicos y Catálisis del Instituto de
Ciencia de Materiales de Barcelona. /ICMAB |
Desarrollan materiales flexibles nanoporosos que pasan de 3D a 2D de
manera reversible.
Los nuevos materiales que se comportan como Transformers; como aquellos
robots que cambian de forma reordenando sus piezas para transformarse de
androide a robot y viceversa. Se trata de nuevos materiales nano-porosos
3D que, mediante estímulos externos, se transforman en una estructura
no-porosa 2D de manera reversible.
Posteriormente, los materiales pueden volver a la estructura nano-porosa
3D original cuando se invierten los estímulos. Este hallazgo,
desarrollado por un equipo liderado por investigadores del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y publicado en la revista
Advanced Materials, puede tener aplicaciones como membranas para la
separación o la absorción de gases, como catalizadores de reacciones
químicas, en la encapsulación y la liberación de fármacos, y en la
absorción de residuos peligrosos.
Los investigadores han desarrollado estos materiales utilizando
moléculas icosaédricas de boro, flexibles y esféricas, como ligandos.
"La forma esférica de los ligandos es el factor clave que permite a las
estructuras volver a su forma original, permitiendo la reordenación de
las diferentes partes y evitando el colapso de toda la estructura",
según explica José Giner, del Laboratorio de Materiales Inorgánicos y
Catálisis del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC).
El material pertenece a una clase de materiales cristalinos porosos
formados por iones o clústeres metálicos con ligandos orgánicos que se
llaman metal organic frameworks. En este estudio, se utilizan ligandos
esféricos en lugar de los típicos ligandos planos, con lo cual aumenta
la estabilidad de las estructuras flexibles cuando se deforman. “Este
concepto se puede entender de este modo: dos capas pueden rodar una
sobre la otra si están separadas por esferas, mientras que colapsan si
se utilizan columnas rectas”, explica Giner. “La transformación
observada se desencadena no solo por solventes orgánicos convencionales
sino también por CO2 supercrítico verde (CO2 supercrítico sostenible),
abriendo el camino a procesos sostenibles ", añade Ana López-Periago del
grupo de Fluidos Supercríticos y Materiales Funcionales del ICMAB.
Como prueba de concepto para futuras aplicaciones potenciales, en este
estudio se ha conseguido atrapar moléculas de fulereno y encapsularlas
durante la transición reversible de 2D a 3D, mientras se está formando
la estructura original. “Este proceso constituye una nueva forma de
encapsular grandes moléculas que no se pueden difundir fácilmente a
través del material poroso con poros más pequeños que su tamaño”, añade
Giner.
La actividad científica del grupo del Laboratorio de Materiales
Inorgánicos y Catálisis está centrada en la química de los clústeres de
boro. Sus formas geométricas y el hecho de que contienen un elemento
semi-metálico, el boro, les dan propiedades únicas aún muy desconocidas.
El grupo explora la síntesis de nuevas estructuras y sus aplicaciones en
diferentes campos, tales como agentes antitumorales, en catálisis, en
desalinización de agua o para sensores.
Fuente: CSIC 30/05/2018
Fangchang Tan, Ana López-Periago, Mark E. Light, Jordi Cirera, Eliseo
Ruiz, Alejandro Borrás, Francesc Teixidor, Clara Viñas, Concepción
Domingo, José Giner Planas. An Unprecedented Stimuli Controlled Single-crystal
Reversible Phase Transition of a Metal-Organic Framework and its
Application to a Novel Method of Guest Encapsulation. Advanced Materials.
DOI: 10.1002/adma.201800726
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