Nacionalinės Australijos mokslo agentūros tyrėjai sugalvojo paprastą, bet veiksmingą metodą, leidžiantį auginti naujos rūšies daugiafunkces medžiagas, kurias tikimasi panaudoti gaminant optinius jutiklius, laikant ir tiekiant vaistus.
Kartu su kolegomis iš kitų mokslo institucijų Paolas Falkaras (Paolo Falcaro) ir Darijas Busas (Dario Buso) sugalvojo novatorišką auginimo proceso valdymo metodą, kuris dar suteikia papildomo lankstumo daugiafunkcių medžiagų šeimai, žinomai metalinių – organinių sistemų vardu (MOF).
MOF medžiagas sudaro tvarkingos sandaros itin korėti kristalai, suformuojantys daugiamates struktūras, pasižyminčias milžiniškų plotų paviršiais. Viename tokios medžiagos grame galima aptikti paviršiaus plotą, prilygstantį trims futbolo stadionams.
Erdviosios poros leidžia tikėtis, kad MOF medžiagas galima panaudoti tarsi „kempines“, sugeriančias vandenilio, anglies dvideginio ar gamtines dujas. Jas taip pat būtų galima pritaikyti nanofiltravimui, kuris išgrynintų dujas ar skysčius katalizės procesui, arba tiksliai vaistų pernašai organizme.
Tyrėjų darbas išspausdintas paskutiniajame prestižinio žurnalo „Nature Communications“ numeryje.
Pasak D. Buso, nors MOF medžiagos pasižymi puikiu praktinių pritaikymų potencialu, jos itin lėtai auga ir jas sunku valdyti.
„Atsižvelgdami į šiuos nepatogumus, mes sukūrėme naują metodą, leidžiantį vartotojui laisvai pasirinkti, kur ir kaip auginti MOF kristalus, – pasakoja mokslininkas. – Be to, ši technologija gerokai paspartina auginimo procesą“.
Skenuojančio tunelinio mikroskopo vaizdas, rodantis mikrodalelę MOF kristalo viduje.
„Mes aptikome, jog MOF kristalai ima augti visiškai tvarkingai ir nuspėjamai, kuomet mes į juos įterpiame sferines keramikos mikrodaleles, – tęsia mintį tyrėjas. – Tokiu būdu šios mikrodalelės tarsi „pritvirtina“ MOF kristalus prie paviršiaus. Taigi valdydami keramikos mikrodalelių darinių išsidėstymą, mes galime numatyti, kaip ir kur augs MOF kristalai – netgi ant sudėtingų trimačių paviršių“.
„Įdomu pastebėti, kad mikrodalelės leidžia MOF kristalams augti net tris kartus greičiau nei įprastiniu būdu“, – pasiekimais džiaugaisi D. Brusas.
Pasak P. Falkaro, keramikos mikrodalelių dariniai ne tik leidžia valdyti MOF kristalų augimą, bet ir prideda papildomo funkcionalumo MOF medžiagų sandarai.
„Tam, kad išnaudotume visą MOF kristalų potencialą, norėjome įsitikinti, ar mūsų naujasis metodas nesuteikia medžiagoms papildomų savybių, – teigia mokslininkas. – Mus nudžiugino tai, kad įterpti aktyviąsias nanodaleles į mikrodalelių darinius yra gana paprasta, kaip, beje, ir pačius mikrodalelių darinius į MOF kristalus“.
„Pavyzdžiui, išsiaiškinome, jog galime suformuoti mikrodalelių darinius iš tokių nanodalelių, kurios leidžia MOF kristalams pasižymėti magnetinėmis, liuminescencinėmis, katalizinėmis arba fotochrominėmis savybėmis nei kiek nesuprastėjant MOF medžiagų sandaros kokybei, – džiūgauja tyrėjas. – Iš esmės mums pavyko sukurti naują lengvai keičiamų savybių MOF medžiagų klasę, sudarytą iš funkcionalaus branduolio, kurį supa ultrakorėtas karkasas“.
