Geadsorbeerde gasmoleculen blijken interacties met elkaar te vertonen dwars door wanden van een porie in een metal-organic framework (MOF). Dit is een groep onder leiding van Omar Yaghi en Osamu Terasaki te weten gekomen dankzij een nieuwe techniek waarmee zichtbaar wordt hoe een MOF gassen opslaat.

Dit schrijven de onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Laboratory in Nature.

De nieuwe techniek heet gas adsorption crystallography en combineert small-angle X-ray scattering (SAXS) met een gasadsorptie meetapparaat. Het laatste wordt gebruikt om de adhesie van het gas aan de poriewand te bepalen.

Yaghi en Terasaki beschrijven drie soorten interacties in een MOF met geadsorbeerde gasmoleculen: gasmoleculen met de wanden van de porie, gasmoleculen met elkaar in een porie en met gasmoleculen in een andere porie. Tot nu toe was alleen de eerstgenoemde interactie goed onderzocht.

Om de andere twee te onderzoeken zijn specifieke MOFs nodig, namelijk poreuze MOF-kristallen. Hiervan moeten de poriën groot genoeg zijn voor gasmoleculen om zichzelf te kunnen organiseren. Ook moeten de wanden van de porie in het MOF één atoomlaag dik zijn.

Het blijkt dat door het vullen van een porie spanningen ontstaan die interacties geven op langere afstanden in het MOF. Deze interacties zorgen ervoor dat de gasmoleculen samen een soort aggregaten vormen. De aggregaten van ongeveer 40 nanometer zijn weer geordend in de vorm van superroosters over een lengte van meerdere poriën. Volgens Yaghi zorgt dit ervoor dat in deze gebieden meer gas dan eerder verwacht kan worden opgeslagen.

In vervolgonderzoek wilt de groep verder onderzoek doen naar deze interacties, ook bij systemen als covalent organic frameworks en zeolitic imidazolate frameworks.

Bron: Lawrence Berkeley National Laboratory