Новый материал, снабженный нанопорами, представляет самую большую удельную площадь поверхности.
Большое в малом: Нанопоры увеличивают поверхность
Материал назван UMCM-2, что стоит понимать, как «Кристаллический материал из Мичиганского университета» (University of Michigan Crystalline Material)

Работа по синтезу материала, который получил название UMCM-2, была проведена группой профессора химии Адама Матцгера (Adam Matzger). «Площадь поверхности — весьма важная величина, которая сказывается на поведении материала во множестве разных процессов, — поясняет Матцгер, — начиная от активности в качестве катализатора и заканчивая адсорбцией веществ».

Удельная поверхность определяется, как отношение общей поверхности пористого тела к его массе (или объему). Неупорядоченная структура угольного порошка имеет эту величину около 2 тыс. кв. м/г, а рекорд среди упорядоченных принадлежал веществу цеолит Y — 904 кв. м/г. Но в 2004 г. все та же группа Матцгера сообщила о получении пористого MOF-177, металлоорганического вещества сравнительно нового вида: основу его составляют «узлы» из атомов металла, соединенные друг с другом органическим компонентом. 1 грамм MOF-177 имеет площадь поверхности около 3 тыс. кв. м/г.

«Двинуться дальше этой цифры, — говорит Матцгер, — оказалось непросто», однако созданный недавно под его руководством новый материал UMCM-2 существенно улучшил предыдущий рекорд: его удельная площадь поверхности составляет 5 тыс. кв. м на грамм. Чтобы добиться этого результата, ученые применили технику сополимеризации, используя сложные органические соединения с серой, а в качестве металла — цинк. Структурно UMCM-2 представляет собой массу разноразмерных крохотных «пещер» или «каверн», как мыльная пена — но, конечно, строго упорядоченную.

Эта упорядоченная структура состоит из повторяющихся блоков, каждый из которых включает 7 шестиугольных ячеек разной формы. Диаметр пор в них, по большей части, не превышает 2 нм. Именно то, что ученым удалось добиться появления таких микроскопических пор, и позволило создать материал со столь высокой удельной поверхностью.

Такая большая поверхность сама по себе дает UMCM-2 массу интересных свойств. Так, считается, что от площади поверхности напрямую зависит способность материалов «впитывать» и сохранять в себе водород, который может служить основным топливом для перспективных транспортных средств (читайте: «Автомобили завтрашнего дня»).

Однако эксперименты с UMCM-2 показали, что эта характеристика у него хотя и высокая, но отнюдь не выдающаяся — примерно на том уровне, на котором она имеется и у других, более «обычных» материалов. Это позволило сделать вывод о том, что сама по себе площадь поверхности не отвечает за адсорбцию водорода, в дело вступают и другие — пока окончательно неустановленные — факторы.

По пресс-релизу University of Michigan