Porositeit is de sleutel tot hoogwaardige materialen voor energieopslagsystemen, milieutechnologieën of katalysatoren. Hoe poreuzer een solid-state materiaal is, hoe meer vloeistoffen en gassen het kan opslaan. Echter, een veelvoud aan poriën destabiliseert het materiaal. Op zoek naar de stabiliteitsgrenzen van dergelijke kaders, onderzoekers van de faculteit Scheikunde van de TU Dresden hebben een wereldrecord gebroken:DUT-60 is een nieuw kristallijn raamwerk met 's werelds hoogste specifieke oppervlak en het hoogste specifieke porievolume (5,02 cm ^3g-1 ) tot dusver gemeten onder alle bekende kristallijne raamwerkmaterialen.

Het specifieke oppervlak beschrijft de som van alle oppervlaktegrenzen die een materiaal heeft:de buitenste zichtbare, evenals de binnenste poriën:90,3 procent van DUT-60 is vrij volume. Het metaal-organisch raamwerk (MOF) kan enorme hoeveelheden gas adsorberen, en is daardoor in staat kolossale hoeveelheden gassen op te slaan of giftige gassen uit de lucht te filteren. "Materialen met specifieke oppervlakken zo hoog als deze kunnen nieuwe en onverwachte verschijnselen vertonen, " legt Stefan Kaskel van de TU Dresden uit. "Als je je het binnenoppervlak van één gram zeoliet voorstelt als een egaal, vlak gebied, het zou ongeveer 800 vierkante meter beslaan. Met grafeen zou het oplopen tot bijna 3000 vierkante meter. Eén gram DUT-60 zou een oppervlakte van 7800 vierkante meter bereiken."

Het materiaal is ontwikkeld door computationele methoden en vervolgens gesynthetiseerd. Er zijn maar weinig verbindingen met een lage dichtheid die mechanisch stabiel genoeg zijn om toegankelijk te zijn voor gassen zonder te bezwijken. "Het kostte ons vijf jaar van de computationele ontwikkeling tot het pure product DUT-60, " zegt Prof. Kaskel. "Door de zeer gecompliceerde productie, het materiaal is duurder dan goud en diamanten, en kan tot nu toe alleen worden gesynthetiseerd in kleine hoeveelheden van maximaal 50 milligram per batch." Het voormalige wereldrecord stond op naam van het materiaal NU-110, uitgegeven door Omar Farha, Noordwestelijke Universiteit, in 2012:Het poriënvolume van 4,40 cm ^3g-1 is beduidend lager dan de nieuwe recordhouder. DUT-60 markeert een belangrijke stap in het onderzoek naar de bovengrenzen van porositeit in kristallijne poreuze materialen, en stimuleert de ontwikkeling van nieuwe methoden om binnenoppervlakken te bepalen.

Binnen de DFG Onderzoekseenheid FOR2433, Prof. Kaskel en partners werken intensief aan de productie van nieuwe poreuze materialen die hun structuren dynamisch kunnen veranderen en hun poriegrootte adaptief kunnen aanpassen. "Bovendien, we werken aan toepassingen van poreuze materialen op het gebied van gasopslag, milieuonderzoek, katalyse, batterijen en luchtfiltratie. Hier in Dresden, we produceren ook metalen organische raamwerken op een schaal van enkele kilo's. Ze zijn te bestellen bij het Materials Center Dresden."