“Reticoli Metallorganici”: una sfida al nostro concetto di solido e una svolta per l’energia pulita.

//“Reticoli Metallorganici”: una sfida al nostro concetto di solido e una svolta per l’energia pulita.

“Reticoli Metallorganici”: una sfida al nostro concetto di solido e una svolta per l’energia pulita.

Ci sono materiali che sfidano le nostre nozioni di solido. Sono rigidi e resistenti, ma flessibili, incredibilmente leggeri ma così porosi che la superficie di un grammo potrebbe coprire un intero campo da calcio. Questi solidi sono noti come strutture metallo-organiche o MOF. Non hanno pareti interne, solo un’impalcatura molecolare nuda, e creano una struttura regolare, robusta, cristallina che è piena di spazio vuoto.  

I campi di applicazione sembrano e, in effetti, sono, infiniti. 

MOF: un nuovo modo per dire “futuro” 

I MOF sono caratterizzati da una porosità altissima ed enormi superfici interne, che si estendono oltre i 6.000 m2 / g., e sono in grado di dare una svolta definitiva alle ricerche sull’energia pulita: potrebbero infatti essere in grado di stoccare gas come idrogeno e metano, e lo stoccaggio è una delle tecnologie chiave nell’utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico. 

Se la ricerca scientifica applicata alla costruzione di queste “strutture” si farà strada, come sembrerebbe dalle migliaia di articoli pubblicati in merito, questi solidi ultraleggeri e ultra-flessibili saranno presto pieni di gas utili, come l’idrogeno compresso o il metano.  

I MOF e lo stoccaggio dell’idrogeno: applicazioni nell’automotive 

Nell’industria automobilistica, per esempio, l’idrogeno offre un’alternativa sostenibile alla benzina ma molti sono i problemi tecnici e infrastrutturali che, sino ad oggi, ne hanno impossibilitato l’utilizzo. I MOF potrebbero immagazzinare una gran quantità di idrogeno su un veicolo in modo sicuro e conveniente. Sino ad oggi, l’idrogeno è stato immagazzinato come gas mantenendolo in un contenitore ad alta pressione oppure immagazzinandolo come liquido ad una temperatura di -253 gradi centigradi. Ma i serbatoi ad alta pressione sono ingombranti e tenere in fresco l’idrogeno liquido è estremamente costoso. I MOF possono aumentare la quantità di idrogeno immagazzinata in un determinato volume, senza una pressione elevata o basse temperature. 

La macchina a idrogeno: con i MOF potrebbe diventare realtà 

Per l’autonomia di una macchina a idrogeno si calcola sia necessario il carburante per percorrere 480 chilometri, ma il serbatoio non può essere pesante o troppo voluminoso: i MOF potrebbero risolvere una volta per tutte questo problema. 

Non solo: uno degli usi più promettenti dal punto di vista della sostenibilità ambientale è la capacità dei MOF di catturare molecole inquinanti nell’ambiente, per esempio l’anidride carbonica, che è direttamente correlata all’energia pulita e alla protezione ambientale. A questo proposito, l’utilizzo dei MOF ridurrebbe le emissioni di anidride carbonica delle centrali elettriche a carbone attraverso la cattura pre e post-combustione.   

I MOF nell’industria chimica ed elettronica 

La combinazione dei due componenti di un MOF, lo ione metallico, o cluster, e il linker organico, offre quindi infinite possibilità di applicazione: in alcune forme di realizzazione, i MOF sono conduttivi, e possono quindi esser impiegati in applicazioni nell’industria dei semiconduttori, chimica ed elettronica.  

Alcuni esempi? Sensori elettrochimici e dispositivi elettronici, per esempio Diodi emettitori di luce, celle solari fotovoltaiche e transistor. Oppure, dispositivi fotovoltaici trasparenti ad alta efficienza e basso costo: praticamente, una finestra capace di generare energia in edifici e veicoli, al sicuro dalle dannose radiazioni UV. 

Ancora, nella farmaceutica i MOF hanno dimostrato di offrire vantaggi indiscutibili nell’assorbimento e nel rilascio controllato dei medicinali, che potrebbe rivoluzionare, per esempio, la terapia del dolore. 

Cristalli futuristici: i MOF 

Amici dell’ambiente, economici (lo saranno in futuro), straordinariamente versatili? Come se non bastasse, i MOF sono anche molto carini: possono presentarsi in strutture “geometriche” diverse ed esteticamente gradevoli, molte delle quali simili alle fantastiche strutture cristalline dei minerali. 

By |2021-09-13T16:12:03+02:00Settembre 20th, 2021|News|0 Comments

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