(PhysOrg.com) -- Wetenschappers van CSIRO hebben een eenvoudige maar effectieve techniek ontwikkeld om te groeien en waarde toe te voegen aan een opwindende nieuwe groep slimme materialen die kunnen worden gebruikt in gebieden zoals optische detectie en opslag en levering van medicijnen.

Werken met een team van internationale medewerkers, Dr. Paolo Falcaro en Dr. Dario Buso van CSIRO's Future Manufacturing Flagship hebben een revolutionaire manier ontwikkeld om de groei te beheersen, en bieden extra functionaliteit, tot een familie van slimme materialen die bekend staat als metaal-organische raamwerken, of MOF's.

MOF's bestaan ​​uit goed geordende ultraporeuze kristallen die multidimensionale structuren vormen met enorme oppervlakten. Eén gram van het materiaal kan de oppervlakte hebben van meer dan drie voetbalvelden.

Hun ruime poriën bieden MOF's het potentieel om te worden gebruikt als 'sponzen' voor het opslaan van gassen zoals waterstof, kooldioxide of aardgas. Ze kunnen ook worden gebruikt als zeven van nanoformaat om gassen of vloeistoffen te zuiveren, voor katalyse, of voor het gericht transport van medicijnen in het lichaam.

Een paper over het onderzoek is gepubliceerd in de nieuwste editie van het wetenschappelijke tijdschrift, Natuurcommunicatie .

Volgens dokter Buso, hoewel MOF's veel potentiële praktische toepassingen hebben, ze zijn moeilijk te controleren en groeien langzaam.

“Om deze problemen aan te pakken, we hebben een nieuwe techniek ontwikkeld die bekend staat als seeding en waarmee de gebruiker volledige controle heeft over waar en hoe de MOF-kristallen groeien. Bovendien versnelt de zaaitechniek het groeiproces aanzienlijk.

"We hebben ontdekt dat de MOF-kristallen op een volledig geordende en voorspelbare manier groeien zodra we keramische bolvormige microdeeltjes - ook wel zaden genoemd - in de MOF-oplossing introduceren. In feite 'fixeren' de zaden de MOF-kristallen aan het oppervlak. Dus door de plaatsing van de zaden te regelen, kunnen we bepalen hoe en waar de MOF's groeien - zelfs op complexe driedimensionale oppervlakken.

“Niet alleen dat, maar door de toevoeging van de zaden kunnen de MOF-kristallen zich drie keer sneller vormen dan op de conventionele manier, ’ zei Dr. Bruso.

Dr. Falcaro zei dat de zaden zijn collega's niet alleen in staat stellen om de groei van de MOF-kristallen te beheersen, ze stellen hen ook in staat om extra functionaliteit te bouwen binnenin de MOF-structuren.

"Om de flexibiliteit van MOF's volledig te benutten, wilden we kijken of we het materiaal extra eigenschappen konden geven met onze nieuwe techniek, ' zei dokter Falcaro. "We waren enthousiast toen we ontdekten dat het relatief eenvoudig was om actieve nanodeeltjes in het zaad in te bedden en het zaad vervolgens in de MOF in te bedden.

“Bijvoorbeeld, we hebben ontdekt dat we nanodeeltjes aan het zaad kunnen toevoegen die MOF magnetisch maken, lichtgevend, katalytisch, meekleurend - dit alles zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit van de MOF-structuur. In feite hebben we een nieuwe klasse adaptieve MOF-composieten ontwikkeld die bestaat uit een functionele kern omgeven door een ultraporeus raamwerk.”