Получены плёнки координационных полимеров с согласованной ориентацией пор и молекул
В Национальном университете материаловедения (Япония) выращена узкая кристаллическая плёнка высокопористого (в трёх измерениях) координационного полимера толщиной в пара нанометров, молекулы которого ориентированы в заблаговременно выбранном направлении.
Опробования продемонстрировали, что такая плёнка может с успехом употребляться для обратимой адсорбции газов. Для справки: металлорганические каркасы (МОК), о которых так много говорят и пишут, — это то же самое, что и координационные полимеры, лишь в супрамолекулярном смысле. Так, высокопористый координационный полимер (ВКП) — это полимер с высокой степенью кристалличности.
Действительно, не хватает высокой, дабы сравняться с МОК.
Рис. 1. Новый способ выращивания высокоориентированных плёнок ВКП на поверхности МОК (иллюстрация ACS).
Высокая регулярность ВКП (кристалличность) разрешает им поглотить громадные количества газов, действенно разделять и концентрировать газовые молекулы, и выступать в качестве среды с целью проведения химических газовых реакций (в порах) и т. п.
Сейчас всё бoльшую популярность приобретает мысль вероятной интеграции плёнок ВКП, владеющих разной функциональностью, в производство топливных элементов. Но в этом случае легко высокой регулярности ВКП уже не хватает: нужно обеспечить согласованную ориентацию кристаллов в бессчётных ВКП-плёнках.
Иными словами, нужно обучиться выращивать такие плёнки с заблаговременно заданной пространственной ориентацией молекул, что обеспечит потом максимально плотную адгезию между разными типами ВКП при создании топливных элементов.
Но до сих пор согласованный рост был вероятен лишь для получения планарных (двумерных) плёнок ВКП (без объёмных пор).
В разглядываемом изучении японские учёные представили способ, разрешающий приобретать трёхмерные ВКП-плёнки толщиной всего в пара нанометров, согласованный рост которых обеспечивался выбором соответствующего субстрата и способом подготовки его поверхности. Логично, что в качестве самые подходящих субстратов, талантливых обеспечить согласованный рост плёнок во всех трёх направлениях, были выбраны МОК. Рост плёнок, что ход за шагом детально обрисован в статье, размещённой в Journal of the American Chemical Society, проводился способом жидкофазной эпитаксии.
Помимо этого, что учёные собственными глазами замечали протекание действенной обратимой газовой адсорбции в нанометровом масштабе (толщина плёнки — всего пара нанометров); они кроме этого смогли подтвердить высокую ригидность взятых плёнок, другими словами то, что процессы адсорбции-десорбции протекают без изменений структуры каркаса.