We zijn ze allemaal wel eens tegengekomen:die kleine zakjes met balletjes die samengepakt worden met nieuwe schoenen of elektrische apparaten. De ballen zijn er om vocht op te nemen om de items te beschermen tegen beschadiging. "Deze materialen werken als een spons, " legt natuurkundige professor Rustem Valiullin van de Universiteit van Leipzig uit. Hij en zijn onderzoeksgroep hebben een manier gevonden om de eigenschappen van deze materialen nauwkeuriger te bepalen, omdat ze de onderliggende aandoening beter kunnen verklaren. Hun artikel is door de redacteuren van de tijdschriften van de American Chemical Society uitgeroepen tot "ACS Editors' Choice". die het 'belang voor de wereldwijde wetenschappelijke gemeenschap' van het werk van de Leipzigse onderzoekers erkennen en het zien als een doorbraak in de nauwkeurige beschrijving van faseovergangsverschijnselen in ongeordende poreuze materialen.

In mesoporeuze materialen, de poriënopeningen zijn veel kleiner dan in een normale spons:hun diameters variëren van 2 tot 50 nanometer en zijn onzichtbaar voor het blote oog. Hoe dan ook, ze hebben een aantal interessante eigenschappen, ook met betrekking tot het scheiden van stoffen. Dit gebeurt als een functie van molecuul en poriegrootte, bijvoorbeeld.

Tot nu, wetenschappelijke experimenten hebben alleen de gewenste eigenschappen van deze materialen kunnen benaderen. “Het is dus meer een kwestie van ervaren of je kunt bepalen welke van de constructies voor welke toepassingen gebruikt kunnen worden, " zegt de natuurkundige. Het probleem is dat deze materialen meestal ongeordend zijn, wat betekent dat poriën van verschillende grootte in het materiaal een complexe netwerkstructuur vormen.

Onderzoekers van de Universiteit van Leipzig ontwikkelden een model dat de kenmerken bepaalt die kunnen worden waargenomen in dergelijke complexe porienetwerken. Professor Valiullin beschrijft de aanpak als volgt:"We kunnen statistisch beschrijven hoe de individuele poriën in deze netwerken aan elkaar gekoppeld zijn. We combineren wanorde met orde." Dit maakt het mogelijk om de fysische verschijnselen te bepalen die moeten worden begrepen in gas-vloeistof en vast-vloeistof faseovergangen, bijvoorbeeld. En niet alleen in theorie:met behulp van speciale mesoporeuze modellering, met behulp van moderne kernspinresonantiemethoden kon worden aangetoond dat de theoretische resultaten ook direct in de praktijk toepasbaar zijn.

Dit moet het in de toekomst gemakkelijker maken om dergelijke materialen te gebruiken, bijvoorbeeld om medicijnen gedurende een langere periode in het menselijk lichaam vrij te laten komen - precies wanneer dat nodig en gewenst is. Andere mogelijke toepassingen voor dergelijke materialen zijn sensortechnologie of energieopslag en -conversie.