Wetenschappers van de Northwestern University hebben met succes een nanomateriaal gecombineerd dat effectief is in het vernietigen van giftige zenuwgassen met textielvezels. Dit nieuwe composietmateriaal zou ooit kunnen worden geïntegreerd in beschermende pakken en gezichtsmaskers voor gebruik door mensen in gevaarlijke omstandigheden, zoals chemische oorlogsvoering.

Het materiaal, een op zirkonium gebaseerd metaal-organisch raamwerk (MOF), degradeert in enkele minuten enkele van de meest giftige chemische agentia die de mensheid kent:VX en soman (GD), een giftiger familielid van sarin.

"Met de juiste chemie, we kunnen giftige gassen niet-toxisch maken, " zei Omar K. Farha, universitair hoofddocent scheikunde aan het Weinberg College of Arts and Sciences, die het onderzoek leidde. "De actie vindt plaats op nanoniveau."

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

De auteurs schrijven dat hun werk vertegenwoordigt, naar hun beste weten, het eerste voorbeeld van het gebruik van MOF-composieten voor de efficiënte katalytische hydrolyse van zenuwgassimulanten zonder gebruik te maken van vloeibaar water en giftige vluchtige basen - een groot voordeel.

Het nieuwe composietmateriaal integreert MOF's en niet-vluchtige polymere basen op textielvezels. De onderzoekers ontdekten dat het met MOF gecoate textiel zenuwgassen efficiënt ontgift onder slagveldrelevante omstandigheden met behulp van het gasvormige water in de lucht. Ze ontdekten ook dat het materiaal gedurende een lange periode bestand is tegen vernederende omstandigheden, zoals zweet, atmosferische kooldioxide en verontreinigende stoffen.

Deze kenmerken brengen het veelbelovende materiaal dichter bij praktisch gebruik in het veld.

"MOF's kunnen vastleggen, veel van het vervelende materiaal op te slaan en te vernietigen, waardoor ze zeer aantrekkelijk zijn voor defensiegerelateerde toepassingen, " zei Farha, een lid van het Internationaal Instituut voor Nanotechnologie.

MOF's zijn goed geordend, roosterachtige kristallen. De knopen van de roosters zijn metalen, en organische moleculen verbinden de knopen. In hun zeer ruime poriën, MOF's kunnen gassen en dampen effectief opvangen, zoals zenuwgassen.

Het zijn deze ruime poriën die ook genoeg water uit de vochtigheid in de lucht kunnen halen om de chemische reactie aan te drijven waarbij water wordt gebruikt om de bindingen van het zenuwgas af te breken.

De aanpak die bij Northwestern is ontwikkeld, is bedoeld om de technologie te vervangen die momenteel wordt gebruikt:actieve kool en metaaloxidemengsels, die langzamer reageren op zenuwgassen. Omdat de MOF's zijn opgebouwd uit eenvoudige componenten, de nieuwe aanpak is schaalbaar en economisch.

De titel van het artikel is "Integratie van metaal-organische raamwerken op beschermende lagen voor vernietiging van zenuwagentia onder relevante omstandigheden." De eerste auteurs zijn Zhijie Chen en Kaikai Ma, postdoctorale fellows in de onderzoeksgroep van Farha.