‘Metal organic frameworks’ kun je nog poreuzer maken door DNA-componenten in te bouwen in de metaalclusters. Zo wordt een porievolume van 4,3 kubieke centimeter per gram haalbaar, schrijven Jihyun An en Nathaniel Rosi (University of Pittsburgh) in Nature Communications.

Zoals bekend bestaan die ‘metal organic frameworks’ uit metaalclusters die door organische moleculen met elkaar worden verbonden. Gehoopt wordt dat je ze kunt gebruiken om selectief bepaalde gassen uit de atmosfeer te filteren, of om industriële gassen (met name waterstof) op een relatief veilige manier op te slaan.

De opslagcapaciteit van de meeste MOF's is tot nu toe echter te klein om toepassing commercieel aantrekkelijk te maken. Het prievolume moet verder omhoog. En om dat te bereiken, probeerde men tot nu toe eigenlijk altijd die organische moleculen te vervangen door iets langers. Van de metaalclusters bleven de meeste onderzoekers af.

In Pittsburgh hebben ze nu echter bedacht dat je de metaalclusters óók groter kunt maken. Dat doen ze door per cluster 8 in plaats van 4 metaalionen (in dit geval zink) in te bouwen. Bovendien zijn de koppelingen tussen die ionen geen simpele carboxylaatgroepen meer, maar derivaten van de nucleobase adenine.

Alles bij elkaar neemt de diameter van zo’n cluster hierdoor toe van 10,5 tot 14,2 Angstrom. Bovendien verandert de vorm van tetraëdrisch naar octaëdrisch, wat een heel andere MOF-kristalstructuur oplevert.

Met bifenyldicarbonaat als organisch koppelstuk ontstaat zo een material dat bio-MOF-100 is gedoopt. Het heeft een inwendig oppervlak van 4.300 m2 per gram, een dichtheid van 0,302 g/cm-3 (een van de laagste waarden ooit voor een kristallijn materiaal) en een porievolume van 4,3 cm3/g. Dat laatste is een absoluut record voor een MOF, althans voor zover de onderzoekers weten.

Ze vermoeden echter dat ze nog veel verder kunnen gaan wanneer ze deze strategie verder uitwerken.

bron: University of Pittsburgh, Nature Communications

Onderwerpen