La porosité est la clé des matériaux performants pour les systèmes de stockage d'énergie, technologies environnementales ou catalyseurs. Plus un matériau solide est poreux, plus il est capable de stocker de liquides et de gaz. Cependant, une multitude de pores déstabilise le matériau. A la recherche des limites de stabilité de tels frameworks, les chercheurs de la faculté de chimie de la TU Dresden ont battu un record du monde :le DUT-60 est une nouvelle charpente cristalline avec la surface spécifique la plus élevée au monde et le volume de pores spécifique le plus élevé (5,02 cm ^3g-1 ) mesuré jusqu'à présent parmi tous les matériaux de charpente cristallins connus.

La surface spécifique décrit la somme de toutes les limites de surface d'un matériau :les limites extérieures visibles, ainsi que les pores internes :90,3 % du DUT-60 est du volume libre. La structure métallo-organique (MOF) peut adsorber d'énormes quantités de gaz, et est donc capable de stocker des quantités colossales de gaz ou de filtrer les gaz toxiques de l'air. "Les matériaux avec des surfaces spécifiques aussi élevées pourraient montrer des phénomènes nouveaux et inattendus, " explique Stefan Kaskel de TU Dresden. " Si vous imaginez la surface intérieure d'un gramme de zéolite comme une zone plane, il couvrirait environ 800 mètres carrés. Le graphène permettrait d'atteindre près de 3000 mètres carrés. Un gramme de DUT-60 atteindrait une superficie de 7800 mètres carrés."

Le matériau a été développé par des méthodes informatiques et synthétisé par la suite. Il n'y a que peu de composés de faible densité qui sont suffisamment stables mécaniquement pour être accessibles aux gaz sans s'effondrer. "Il nous a fallu cinq ans du développement informatique au produit pur DUT-60, " explique le professeur Kaskel. " En raison de sa production très compliquée, le matériau est plus cher que l'or et les diamants, et jusqu'à présent ne peut être synthétisé qu'en petites quantités de maximum 50 milligrammes par lot." L'ancien record du monde était détenu par le matériel NU-110 publié par Omar Farha, Université du nord-ouest, en 2012 :Son volume poreux de 4,40 cm ^3g-1 est nettement inférieur au nouveau détenteur du record. Le DUT-60 marque une étape importante dans l'investigation des limites supérieures de porosité dans les matériaux poreux cristallins, et stimule le développement de nouvelles méthodes pour déterminer les surfaces intérieures.

Au sein de l'Unité de Recherche DFG FOR2433, Le professeur Kaskel et ses partenaires travaillent intensément sur la production de nouveaux matériaux poreux capables de modifier leur structure de manière dynamique et d'ajuster de manière adaptative la taille de leurs pores. "De plus, nous travaillons sur des applications de matériaux poreux dans les domaines du stockage de gaz, recherche environnementale, catalyse, batteries et filtration de l'air. Ici à Dresde, nous produisons également des charpentes organométalliques à l'échelle de plusieurs kilogrammes. Ils peuvent être commandés au Materials Center de Dresde."