2023-02-15 アイルランド・リムリック大学（UL）
◆この発見は、世界的な学術誌『ネイチャー・ケミストリー』に掲載されたばかりです。
◆研究チームは、元化学科学科およびULベルナル研究所のヴァルヴァラ・ニコラエンコ博士（現バイエル社）と、ベルナル結晶工学講座およびアイルランド科学財団研究教授のマイケル・ザウォロトコ教授（ULベルナル研究所）によって率いられています。
◆揮発性の燃料ガス（水素、天然ガスなど）や医薬品ガス（酸素、一酸化窒素など）の貯蔵には、現在非常に高い圧力や低い温度が必要とされており、今回の発見は非常に重要なものです。
◆”従来の吸着剤は、スポンジのように穴や孔が連なっている。私たちが発見した新しい吸着剤は、スイスチーズのように空いた空間がありますが、孔でつながっているわけではありません」とザヴォロトコ教授は説明します。
◆研究チームによると、いわゆる「スイスチーズ」吸着剤は、ガスにさらされたときにほとんど構造変化を起こすことなく膨張し、圧力が高まるにつれてますます大量のガスを捕らえるようになることがわかったという。
◆「吸着剤の変化は可逆的なので、ガスは簡単に除去でき、吸着剤は再利用できます」とNikolayenko博士は説明する。
＜関連情報＞
- https://www.ul.ie/research/news/university-of-limerick-ireland-researchers-discover-new-material-to-trap-and-store
- https://www.nature.com/articles/s41557-022-01128-3
過渡的多孔性が可能にする柔軟な配位ネットワークの非多孔性相間の可逆的変換 Reversible transformations between the non-porous phases of a flexible coordination network enabled by transient porosity
Varvara I. Nikolayenko,Dominic C. Castell,Debobroto Sensharma,Mohana Shivanna,Leigh Loots,Katherine A. Forrest,Carlos J. Solanilla-Salinas,Ken-ichi Otake,Susumu Kitagawa,Leonard J. Barbour,Brian Space & Michael J. Zaworotko
Nature Chemistry Published:13 February 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41557-022-01128-3
Abstract
Flexible metal–organic materials that exhibit stimulus-responsive switching between closed (non-porous) and open (porous) structures induced by gas molecules are of potential utility in gas storage and separation. Such behaviour is currently limited to a few dozen physisorbents that typically switch through a breathing mechanism requiring structural contortions. Here we show a clathrate (non-porous) coordination network that undergoes gas-induced switching between multiple non-porous phases through transient porosity, which involves the diffusion of guests between discrete voids through intra-network distortions. This material is synthesized as a clathrate phase with solvent-filled cavities; evacuation affords a single-crystal to single-crystal transformation to a phase with smaller cavities. At 298 K, carbon dioxide, acetylene, ethylene and ethane induce reversible switching between guest-free and gas-loaded clathrate phases. For carbon dioxide and acetylene at cryogenic temperatures, phases showing progressively higher loadings were observed and characterized using in situ X-ray diffraction, and the mechanism of diffusion was computationally elucidated.
