První kapalina se stálými póry na světě

Porézní kapalina 2.jpg

Britští vědci z Queen's University, která se nachází v severoirském Belfastu, spolu se svými kolegy z Francie, Německa a Argentiny, vyvinuli kapalnou formu porézního materiálu se stálými mikrodutinkami. Podobné látky jsme byli doposud zvyklí potkávat pouze v podobě pevného skupenství.

Porézní pevné látky, například porézní horniny, jsou často schopny uvnitř svých stálých pórů nebo mikrodutinek zadržovat jiné kapalné látky nebo plyny, a to ve značném množství. Přesněji řečeno, jde o jejich molekuly. Příkladem takových materiálů jsou například zeolity nebo organokovové mřížky (metal-organic-frameworks, MOFs). Také je možno s jejich pomocí některé molekuly kapalin či plynů filtrovat nebo od sebe vzájemně separovat.

Materiál s podobnými stálými dutinkami uvnitř mikročásteček či molekul se však v přírodě v kapalné formě běžně nevyskytuje resp. o tom nemáme zatím žádné informace. Dotyčné porézní materiály jsou přitom často využívány v různých chemických provozech a procesech. Jde např. o procesy jímání, čištění, katalýzy nebo separace, přičemž pevné skupenství stabilně porézních materiálů se často jeví jako poněkud omezující faktor.

Pokud by měli chemikové a inženýři k dispozici kapalné látky s podobnými vlastnostmi, tj. se stabilními molekulárními póry, znamenalo by to značné rozšíření možností v rámci všech odpovídajících procesů. Například by bylo možné je prohánět potrubím, čerpat pomocí pump nebo jimi polévat potřebné látky a předměty libovolné struktury.

Odborníci pod vedením Stuarta Jamese z Queen's University v Belfastu navrhli syntetickou organickou kapalinu, jejíž struktura na molekulární úrovni připomíná malé klícky, které jsou velmi dobře schopny uchovávat např. molekuly oxidu uhličitého.

Příslušné speciální organické molekuly, které mají tvar trojrozměrných klícek, pak byly promíchány v rozpouštědle na bázi éterových skupin a tak vznikla kapalná látka, která obsahuje na molekulární úrovni stálé dutinky čili póry.

Molekuly rozpouštědla přitom nějak nenarušují strukturu organických molekulárních klícek. Menší molekuly plynu, jako je například oxid uhličitý nebo metan, se pak mohou snadno do těchto klícek dostat prostřednictvím malých oken v jejich stěnách. Podle vyjádření odborníků jde o zcela odlišnou strukturu, než kterou vykazují známé makromolekulární kapaliny, obsahující například malé duté křemičité kuličky.

Výsledná kapalina je také stále kapalná za pokojových teplot, i když obsahuje poměrně velkou koncentraci molekulárních klícek v rámci rozpouštědla. Jedinou nevýhodou nové kapaliny je fakt, že její schopnost pohlcovat plyny je menší než u pevných zeolitů nebo organokovových mřížek. Jedná se tedy zatím vlastně o jakýsi prototyp v rámci nové třídy látek.

Zdroje: Phys.Org, Nature, Chemistry World, ScienceDaily, ScienceAlert