Το πρώτο υφαντό σε μοριακό επίπεδο

Υπάρχουν πλέον πολλοί τρόποι για τη δημιουργία νανοϋλικών, μέχρι σήμερα όμως η αρχαιότερη μέθοδος κατασκευής υφασμάτων είχε διαφύγει της προσοχής. Το πρώτο ατομικό υφαντό, το οποίο παρουσιάζεται στο Science δεν προορίζεται για ρούχα αλλά για την παραγωγή καυσίμων από τον αέρα.

Το νανοϋφαντό αποτελείται από οργανικές ίνες που συγκρατούνται με ομοιοπολικούς δεσμούς

«Επεκτείναμε την τέχνη της ύφανσης στο ατομικό και μοριακό επίπεδο, κάτι που μας δίνει έναν πανίσχυρο νέο τρόπο να χειριζόμαστε την ύλη με ακρίβεια προκειμένου να πετύχουμε μοναδικές και χρήσιμες μηχανικές ιδιότητες» καμαρώνει ο Ομάρ Γιάγκι του Εθνικού Εργαστηρίου «Λόρενς Μπέρκλεϊ» στην Καλιφόρνια, επικεφαλής της μελέτης.

«Στη Χημεία, η ύφανση είναι κάτι που προσπαθούμε να πετύχουμε εδώ και καιρό. Στη Βιολογία, είναι άγνωστη» συνεχίζει.

«Παρόλα αυτά, καταφέραμε να βρούμε τρόπο να υφάνουμε οργανικές ίνες, κάτι που μας επιτρέπει να σχεδιάζουμε και να δημιουργούμε δισδιάστατες και τρισδιάστατες δομές» αναφέρει.

Το υφαντό του Γιάγκι είναι επισήμως το πρώτο τρισδιάστατο «ομοιοπολικό οργανικό πλαίσιο» ή COF. Ονομάζεται έτσι επειδή αποτελείται από ελικοειδές οργανικές ίνες που εμπλέκονται μεταξύ τους και συγκρατούνται στη θέση τους με ισχυρούς ομοιοπολικούς χημικούς δεσμούς.

Κλειδί για την ύφανσή τους είναι η χρήση μορίων που περιέχουν χαλκό και λειτουργούν σαν μήτρα, φέρνοντας τις οργανικές ίνες στην κατάλληλη θέση ώστε να διασταυρωθούν αυθόρμητα. Ο χαλκός αφαιρείται στη συνέχεια με χημικές μεθόδους, αφήνοντας πίσω του το άκρως ελαστικό υφαντό.

Το μοριακό υφαντό COF προσφέρει αυξημένη αντοχή και ελαστικότητα σε σχέση με άλλα COF, υλικά που θεωρούνται σημαντικά επειδή μπορούν να απορροφούν μεγάλες ποσότητες αερίων όπως το διοξείδιο του άνθρακα.

Ο λόγος είναι ότι τα COF, όπως και τα παρόμοια μεταλλικά οργανικά πλαίσια (MOF), είναι άκρως πορώδεις τρισδιάστατοι κρύσταλλοι, οι οποίοι μπορούν να απορροφούν και να παγιδεύουν στο εσωτερικό τους μεγάλες ποσότητες άλλων μορίων.

Η σημαντικότερη εφαρμογή που θα μπορούσε να έχει το νέο υλικό, είναι οι ερευνητές, είναι η απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα από εγκαταστάσεις ορυκτών καυσίμων, ή ακόμα και από την ατμόσφαιρα.

Καταλύτες που θα ενσωματώνονταν στο πλεκτό θα μετέτρεπαν το διοξείδιο του άνθρακα σε μονοξείδιο, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη για την παραγωγή καυσίμων, πλαστικών και φαρμάκων.

Όπως φαίνεται, όταν η υφαντουργία συνδυάζεται με τη χημεία οι δυνατότητες είναι πολλές.