Des quatre états de la matière, les gaz sont les plus difficiles à cerner. Les molécules de gaz se déplacent rapidement et sauvagement et n'aiment pas être confinées. Lorsqu'il est confiné, la chaleur et la pression s'accumulent dans le conteneur, et il ne faut pas longtemps avant que le gaz souffle le couvercle de l'endroit, au sens propre. Heureusement, les gaz sont superficiels. Leur offrir une surface intérieure attractive, et ils se retrouveront en un rien de temps. Non, ce n'est pas le coup de foudre, c'est l'adsorption.

"L'adsorption est le processus d'épinglage du gaz à la surface d'un autre matériau - les parois intérieures d'un conteneur, par exemple, " dit Chris Wilmer, professeur adjoint au département de génie chimique et pétrolier de Pitt. "Lorsque l'adsorption se produit, les molécules de gaz cessent de se cogner, réduire la pression. Donc, en augmentant la surface interne d'un conteneur, nous pouvons stocker plus de gaz dans moins d'espace."

Le Dr Wilmer dirige le laboratoire des matériaux hypothétiques, où lui et son groupe de recherche développent de nouvelles façons de stocker, séparé, et les gaz de transport. Ils ont récemment publié leur étude "Thermal Transport in Interpenetrated Metal-Organic Frameworks" dans l'American Chemistry Society Journal. Chimie des Matériaux . La couverture du numéro comportait également une image conçue par Kutay Sezginel, un étudiant diplômé en génie chimique au laboratoire du Dr Wilmer. Il dépeint des cadres organiques métalliques ou MOF interpénétrés.

Les MOF sont une classe prometteuse de matériaux poreux, constitué d'amas métalliques liés à des molécules organiques. Découvert il y a moins de vingt ans, Les MOF aident à maîtriser les gaz car leur nanostructure poreuse a une surface extrêmement élevée et peut être conçue sur mesure pour être particulièrement collante à certaines molécules de gaz. Les MOF sont utilisés pour une variété de fonctions, y compris le stockage de gaz, séparation de gaz, sentir, et catalyse.

Dans l'étude, les chercheurs ont découvert que les MOF peuvent dissiper encore plus de chaleur des gaz confinés lorsqu'ils sont tissés les uns dans les autres ou "interpénétrés". En réalité, parallèle, les MOF interpénétrés peuvent refroidir les gaz à peu près au même taux que deux MOF individuellement. En d'autres termes, les gaz ne dérangent pas les quartiers proches si ces quartiers sont des MOF.

Un stockage plus efficace du gaz pourrait ouvrir de nouvelles possibilités de production et d'utilisation durables de l'énergie. Le pétrole reste la source d'énergie préférée pour la plupart des véhicules de transport, mais le gaz naturel est moins cher, plus abondante, et alternative plus propre. Les réservoirs de gaz naturel comprimé sont trop lourds et coûteux pour remplacer les réservoirs d'essence traditionnels, mais les réservoirs de gaz naturel adsorbé sont à la fois légers et bon marché. Un réservoir MOF peut stocker la même quantité de carburant que les réservoirs d'essence typiques, mais avec un quart de la pression. Ce n'est qu'une application potentielle.

"Les réservoirs d'oxygène médical, stocker des gaz dangereux issus de la fabrication de semi-conducteurs, et des technologies qui visent à capturer, séparé, et stocker le carbone de l'air peuvent tous bénéficier des MOF, ", déclare le Dr Wilmer. "Nous pensons que les MOF ont le même impact potentiel sur le 21e siècle que les plastiques au 20e."