Nieuws

MOFs gaan negatief

Metal-organic-frameworks (MOFs) kun je zeer goed tunen. Zo konden Nederlandse en Amerikaanse onderzoekers MOFs ontwikkelen die negatieve thermische expansie vertonen, ofwel kunnen krimpen, blijkt uit een publicatie in Advanced Functional Materials.

De meeste materialen zetten uit bij veranderende temperaturen; denk maar aan treinrails die in de winter krimpen en in de zomer juist flink uitzetten. Dit fenomeen heet (positieve) thermische expansie (PTE). In veel materialen kan PTE leiden tot breuken of schilferen. Daarom zou een stof die PTE tegengaat en een negatieve thermische expansie (NTE) heeft, handig zijn.

Een Amerikaans-Nederlandse samenwerking onderzocht de potentie die MOFs hebben en varieerden de verschillende parameters om PTE- of NTE-eigenschappen te beïnvloeden. De samenwerking bestond uit Samuel Baxter en Angus Wilkinson van Gergio Institute of Technology, Nicholas Burtch, Ashley Bird en Andreas Schneemann van Sandia National Laboratories en Jurn Heinen en David Dubbeldam van het Van ’t Hoff Institute for Molecular Sciences.

De Amerikanen deden de praktische experimenten en de Nederlanders bevestigden de resultaten met computationele chemie. De keuze viel op MOFs vanwege hun nanoporiën en flexibele raamwerk, met daarbij de mogelijkheid om elk onderdeel van de MOF aan te passen.

Zo speelden de onderzoekers met de sterische effecten van de liganden, verschillende soorten metalen, topologische effecten – dat wil zeggen, hoe de ‘ribben’ van het MOF staan georiënteerd –, de zogenoemde guest species – moleculen die om het MOF heen zitten – en de lengte van de liganden. Door steeds een van de parameters te variëren en de rest constant te houden, kun je zien hoe dat effect heeft op het MOF en of de thermische expansie meer positief of meer negatief wordt.

Er zijn nog wel andere materiaalsoorten die NTE-effecten hebben, en die zijn in sommige gevallen ook beter om te gebruiken, geven de onderzoekers toe in de paper. Maar het grote voordeel van de MOFs is hoge aanpassingsgehalte, alsook de mechanische eigenschappen die vanwege de combinatie organisch/anorganisch interessant zijn. Doel van de wetenschappers in deze paper was voornamelijk om collega-onderzoekers van ontwerpstrategieën te voorzien. Verder kijken en proberen is nodig om de juiste MOFs te ontwikkelen voor de juiste omstandigheden.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Wordt abonnee/lid

Logo KNCV

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!