We zeggen vaak dat een substraat in zijn enzym past als een sleutel in een slot, maar deze metafoor is onvolmaakt. Substraatbinding kan ook het slot (de structuur van het enzym) veranderen om een ​​perfecte pasvorm te induceren. In het journaal Angewandte Chemie , heeft een internationaal team van onderzoekers nu een niet-biologische, kristallijn materiaal dat bindingsgedrag met geïnduceerde fit vertoont wanneer het zeer selectief acetyleen opneemt (C ₂ H ₂ ) in zijn poriën.

Een door de natuur nagebootst geïmiteerd effect zou nuttig kunnen zijn bij het verhogen van de selectiviteit van poreuze kristallijne materialen en om moeilijke scheidingsprocessen of gasscheidingen beter aan te kunnen, bijvoorbeeld. Veelbelovende kandidaten omvatten materialen gemaakt van individuele organische en/of anorganische linkermoleculen en metaalionen als knopen. Dit kunnen metaal-organische raamwerken (MOF's) of hybride ultramicroporeuze materialen (HUM's) zijn, die zacht (minder stijf) zijn dan klassieke poreuze materialen zoals zeolieten.

Een team onder leiding van Susumu Kitagawa en Michael J. Zaworotko heeft nu een nieuw type zacht HUM ontwikkeld dat de poriën kan veranderen zodat acetyleenmoleculen er perfect in passen. Het materiaal, genaamd sql-SIFSIX-bpe-Zn, bindt acetyleen met ongewone sterkte en zorgt voor een zeer selectieve scheiding van acetyleen van ethyleen (C ₂ H ₄ ), of kooldioxide (CO ₂ ).

Zeer zuivere acetyleen is een belangrijke grondstof voor de chemische industrie, onder meer bij de productie van kunststoffen, evenals micro-elektronica. Huidige productieprocessen voor acetyleen produceren onzuiverheden, zoals ethyleen en koolstofdioxide, die moeilijk en energie-intensief te verwijderen zijn. Het nieuwe adsorbens met geïnduceerde pasvorm "herkent" acetyleen specifiek als zijn gastmolecuul en verandert de structuur omkeerbaar om strakke holtes te vormen met sterke interacties en hoge bindingsenergie voor de gast.

Deze nieuwe HUM, ontwikkeld door het onderzoeksteam van de Universiteit van Limerick (Ierland), Universiteit van Kyoto (Japan), Universiteit van Stellenbosch (Zuid-Afrika), en de Universiteit van Zuid-Florida (Tampa, VS) heeft een flexibel raamwerk dat bestaat uit hexafluorsilicaatanionen, flexibele organische verbindingsmoleculen, en zinkionen op de knopen. Zoals bepaald door een verscheidenheid aan analytische methoden en computermodellen, de transformaties die in de aanwezigheid van acetyleen worden waargenomen, komen voornamelijk voort uit interacties van het acetyleen met de anorganische anionen. Dit verschilt van andere eerder bekende voorbeelden van geïnduceerde fit. Verwacht wordt dat dit adsorbens een hoog scheidingsrendement en een lage energiebehoefte voor regeneratie zal hebben.

Op basis van de kennis die ze hebben opgedaan, het team hoopt verdere materialen met geïnduceerde pasvorm te ontwikkelen voor andere soorten gastmoleculen die moeilijk te scheiden zijn.