
Схематическая иллюстрация динамических химических функций ориентированной нанопористой тонкой пленки металлоорганического каркаса. Кредит: Природные коммуникации (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-53207-3
Исследователи разработали метод улучшения разделения химических изомеров путем контроля молекулярной диффузии. Используя тонкую пленку металлорганического каркаса, они применили динамические химические взаимодействия для регулирования динамики пор и предпочтений обратной диффузии изомеров. Их работы опубликованы в Природные коммуникации.
Технологии химического разделения (газа, углеводородов, изотопов, изомеров) необходимы в нашей повседневной жизни. Продолжаются глобальные усилия по упрощению процессов разделения и очистки с использованием методов химической технологии и новых материалов.
Пористые материалы, действующие как мембраны, могут обеспечить такое разделение с минимальными энергозатратами и меньшим выбросом углекислого газа, что делает процесс экономически и экологически устойчивым.
Однако повышение эффективности остается проблемой. Достижение этого требует более глубокого понимания и контроля молекулярных взаимодействий и процессов диффузии (движения молекул в порах).
Исследовательская группа из Института фундаментальных исследований Тата в Хайдарабаде под руководством Ритеша Халдара разработала стратегию усиления контроля над процессом химической диффузии.
Изомеры – это молекулы, имеющие одинаковый химический состав, но разную геометрию и, как следствие, разные химические свойства.
Разделение химических изомеров требует точного контроля размера пор и химической функциональности. Крошечные размеры молекул требуют наличия пор размером 10-10 м. Поскольку изомеры незначительно различаются по размеру, иногда порядка нескольких ангстрем, создание молекулярного сита, которое могло бы эффективно разделять изомеры в зависимости от размера, является непростой задачей.
Для проведения эксперимента по контролируемой диффузии исследователи использовали нанопористый упорядоченный материал, известный как металлоорганический каркас.
Используя комбинацию эксперимента и молекулярного моделирования, исследователи могли бы разработать новую химическую стратегию — динамическое химическое взаимодействие, которое может точно настроить диффузию химических изомеров.
В этой методологии химическая природа и динамика узких пор работают в тандеме. Они могли бы показать, что при реализации этой стратегии предпочтение диффузии изомеров можно даже обратить вспять.
Исследовательские группы Джаганнатха Мондала и Сумьи Гоша из TIFR в Хайдарабаде предсказали, как химические взаимодействия и динамика пор будут влиять на молекулярное движение.
Основываясь на своих выводах, команда Ритеша Халдара создала идеальный пористый материал, чтобы продемонстрировать это уникальное динамическое взаимодействие. Используя свой новый метод, они успешно разделили алифатические изомеры галогенов и даже показали, что при необходимости предпочтения разделения можно изменить на противоположные.
Дополнительная информация:
Танмой Мэйти и др., Управление селективностью диффузии химических изомеров в выровненных наноканалах тонкой пленки металлоорганического каркаса, Природные коммуникации (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-53207-3
Предоставлено Институтом фундаментальных исследований Тата.
Цитирование : Металлоорганическая каркасная пленка улучшает контроль разделения изомеров (16 декабря 2024 г.), получено 16 декабря 2024 г. с https://phys.org/news/2024-12-metal-framework-isomer.html.
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любых добросовестных сделок в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержимое предоставлено исключительно в информационных целях.