Gli scienziati della Rice University hanno sviluppato un metodo veloce, economico e scalabile per realizzare strutture organiche covalenti, una classe di polimeri cristallini utile in più ambiti industriali.
Le strutture organiche covalenti (COF) rappresentano una classe di polimeri cristallini dotati di struttura molecolare sintonizzabile, ampia area superficiale e porosità, caratteristiche che risultano strategiche in applicazioni energetiche, dispositivi a semiconduttore, sensori e sistemi di filtrazione. I ricercatori della Rice University, negli Stati Uniti, hanno sviluppato una tecnica di sintesi che consente di produrre COF cristallini 2D ordinati in tempi record utilizzando la deposizione di vapore. “Questa tecnica di sintesi ci consente di controllare l’orientamento del foglio, assicurando che i pori siano allineati, un aspetto necessario quando si crea una membrana“, afferma Alec Ajnsztajn, uno degli autori principali dello studio.
La capacità di controllare la dimensione dei pori è utile nei separatori, dove i COF potrebbero fungere da membrane per la desalinizzazione e potenzialmente aiutare a sostituire processi ad alta intensità energetica come la distillazione, mentre nell’elettronica potrebbero essere utilizzati come separatori di batterie e transistor organici. “I COF hanno il potenziale per essere utili in una varietà di processi catalitici: per esempio, si potrebbero usare per scomporre l’anidride carbonica in sostanze chimiche utili come l’etilene e l’acido formico“, aggiunge Jeremy Daum, l’altro autore principale.
L’uso più ampio dei COF è ostacolato dal fatto che metodi di produzione che implicano l’elaborazione delle soluzioni sono più lunghi e più difficili da accogliere in contesti industriali. “Possono essere necessari dai tre ai cinque giorni di reazione per produrre le polveri per le soluzioni necessarie a realizzare i COF, mentre il nostro metodo è molto più veloce – prosegue Ajnsztajn –. Dopo mesi di ottimizzazione, siamo riusciti a produrre pellicole di alta qualità in soli 20 minuti o meno”.
Quale futuro per questa tecnologia?
Per realizzare i COF, gli scienziati hanno costruito un reattore ad hoc utilizzando parti di apparecchiature di laboratorio scartate e altri materiali poco costosi e facilmente disponibili. “Si spera che l’ideazione di un processo robusto e scalabile per la produzione di una varietà di film COF consenta una loro migliore applicazione nella catalisi, nello stoccaggio di energia, nelle membrane e altro ancora”, concludono i ricercatori.
