Prispevek na spletnem portalu DELO o Izjemnosti mofov, to je materialov, ki imajo zelo veliko površino – v enem samem gramu mofa se lahko skriva površina več nogometnih igrišč. Prispevek je posvečen podelitvi Nobelove nagrade za kemijo za leto 2025, ki jo je Kraljeva švedska akademija znanosti podelila raziskovalcem Susumuju Kitagawi, Richardu Robsonu in Omarju Yaghiju »za razvoj kovinsko-organskih ogrodij«.
Kaj so kovinsko-organske mreže (MOF)?
- Definicija: So nova oblika molekularne arhitekture, ki jih lahko predstavljamo kot »molekularne spužve«.
- Sestava: Zgrajeni so iz kovinskih vozlišč ali enot (npr. cink, aluminij, baker) in organskih molekul, ki jih povezujejo.
- Struktura: Organizirani so v urejeno tridimenzionalno mrežo (kristale), v kateri nastanejo drobne, enakomerno razporejene pore z natančno definiranimi dimenzijami.
- Delovanje: Te pore omogočajo, da se vanje ujamejo druge molekule, kot so plini ali voda.
Posebne lastnosti in uporaba MOF-ov
- Izjemna površina: Imamo izjemno veliko površino – en sam gram mofa lahko doseže površino več nogometnih igrišč.
- Prilagodljivost: Njihovo notranjo strukturo je mogoče »nastaviti« tako, da selektivno ujamejo določene molekule.
- Potencialne aplikacije:
- Zajem vode iz puščavskega zraka.
- Lovljenje ogljikovega dioksida (iz dimnih plinov ali neposredno iz zraka).
- Odstranjevanje škodljivih snovi in onesnaževal iz vode.
- Kontrolirana dostava zdravilnih učinkovin v telesu.
- Spodbujanje kemijskih reakcij ali prevajanje elektrike.
Razvoj MOF-ov na Kemijskem inštitutu (KI)
- Cilji raziskav (intervjuvanec dr. Matjaž Mazaj):
- Razvoj učinkovitih materialov za zajem ogljikovega dioksida iz zraka ali dimnih plinov, zlasti v realnih razmerah (prisotnost vlage).
- Preučevanje mehanizmov, kako se plini ali voda vežejo znotraj por, za načrtovanje učinkovitejših materialov.
- Preučevanje zajemanja in sproščanja vode za namene, kot so zajem vode iz zraka, shranjevanje toplote in hlajenje elektronskih naprav.
Glavni izzivi pri razvoju
- Stabilnost: Največji izziv je narediti MOF-e dovolj stabilne, da v industriji zdržijo vlago, temperaturna nihanja in tisoče ciklov delovanja.
- Uporabnost: Povezovanje MOF-ov s tehnologijo, torej njihova vgradnja v filtre, membrane ali monolite za praktično uporabo.
- Stroški sinteze: Veliko raziskav je usmerjenih v znižanje stroškov z uporabo cenejših surovin (npr. odpadne surovine) in okolju prijaznejših postopkov (voda namesto topil, nižje temperature). Cena izdelave se zadnja leta hitro znižuje.