Cristalli elastici e porosi per ripulire i mari

Alcuni ricercatori hanno messo a punto una nuova struttura cristallina elastica e porosa, in grado di aumentare le proprie dimensioni assorbendo altre particelle. Secondo i ricercatori potrebbe aiutare a ripulire i mari e l’aria da inquinanti di vario tipo.

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a cura di Alessandro Crea

Gli ingegneri del Dartmouth College hanno sviluppato una nuova struttura cristallina che può estendersi fino al doppio delle sue dimensioni quando incontra una sostanza chimica specifica. Il team afferma che il materiale potrebbe essere utilizzato per assorbire selettivamente le impurità nell'acqua.

Il cristallo a base di carbonio appartiene a una classe di materiali noti come strutture organiche porose. Come suggerisce il nome, questi materiali sono fatti di molecole organiche come carbonio, ossigeno e azoto, mescolati con molecole più forti in un'impalcatura piena di pori. Intrappolando le molecole in quei pori, questi materiali potrebbero essere utilizzati per assorbire inquinanti dall'aria o dall'acqua, per fornire farmaci nel corpo o per facilitare le reazioni chimiche.

Questi tipi di materiali (e le strutture organiche metalliche simili) sono stati ben studiati, ma per il nuovo lavoro il team ha aggiunto una funzione extra. Hanno costruito "articolazioni morbide" fatte di gruppi di anioni bisolfati, che normalmente si respingono a vicenda, ma in questa struttura sono tenuti in posizione attraverso interazioni con altre molecole. Tuttavia, quando arriva una certa sostanza chimica, quelle interazioni vengono interrotte e gli anioni si allontanano di nuovo. Ciò fa sì che il cristallo si espanda, rendendo più pori disponibili per assorbire le molecole bersaglio.

Il team ha testato il materiale posizionando i cristalli in una soluzione fenolica e ha scoperto che si sono espansi più del doppio della loro lunghezza entro 20 minuti. Quando il fenolo è stato estratto dai fori, essi si sono nuovamente ridotti alla loro dimensione originale in circa 10 minuti.

"Vedere il cristallo espandersi e contrarsi in questa misura è notevole", afferma Chenfeng Ke, autore principale dello studio. "Immagina un diamante che si comporta come un elastico." I ricercatori sostengono che le nuove strutture organiche porose espandibili potrebbero rendere i nanofiltri molto più efficaci.