רשתות מתכתיות-אורגניות (MOF) יכולות ללכוד בבטיחות תרכובות פלואור בתוככי הנקבוביות שלהן בטמפרטורת החדר ולשחרר אותן בשעת הצורך
[תרגום מאת ד"ר משה נחמני]
חוקרים מארה"ב מצאו כי רשתות מתכתיות-אורגניות (MOF) יכולות להציע שיטה בטוחה יותר לטיפול בגזי פלואור במעבדה. החוקרים מקווים כי השיטה החדשנית שלהם תסייע בסינתזה של תרכובות פלואור הנדרשות בתחומי הכימיה הרפואית, החקלאות והדימות הביו-רפואי.
"הבעיה הראשונית היא שאבני הבניין המופלרים האלו הן כולן גזים בטמפרטורת החדר, ורובן מזיקות לסביבה, רעילות וגם דליקות," מסבירה החוקרת הראשי, Kaitlyn Keasler מאוניברסיטת קורנל בניו-יורק. "התנהלות בטוחה עם חומרים גזיים דורשת את השימוש בציוד מיוחד, או את הצורך לייצר את הגז בכלי התגובה עצמו", שתי עובדות המגבילות את הפיתוח של תגובות כאלו.
החוקרים התכוונו למצוא חומר נקבובי בעל יכולה גבוהה של ספיחת גזים שיגיב בצורה חזקה עם מגוון של גזי פלואור על מנת למנוע את דליפתו של הגז, תוך שמירה על יציבותו למשך תקופות ארוכות. החוקרים התחילו על ידי חקירת כושר הספיחה של וינילידן פלואוריד (vinylidene fluoride) בשתים עשרה רשתות מייצגות של מתכות-אורגניות. החוקרים מצאו כי הרשת Mg2(dobdc) הייתה רשת מיטבית לאחסון של גזי פלואור בזכות כושר הספיחה הגבוה שלה ויצירת קשרים כימיים חזקים עם גזי פלואור בעלי חשיבות סינתטית. בנוסף, החומר גם שימר את הגבישיות ואת הנקבוביות שלו אפילו לאחר שבוע שלם במעבדה בטמפרטורת החדר ונשמר יציב באוויר בטמפרטורה של מאה ועשרים מעלות צלזיוס למשך יממה.
"הדגמנו כי רשת אורגנית-מתכתית מיטבית עבור אחסון הפיך של גזי פלואור היא כזו המכילה מרכזי מגנזיום בלתי-רוויים הקשורים קואורדינטיבית, כנראה בשל יחסי הגומלין מסוג קשה-רך/חומצה-בסיס של אטומי הפלואור ה"קשים" עם המרכזים ה"קשים" של המגנזיום," מסבירה החוקרת הראשית. "במטרה להאיץ את פיתוח התגובות הללו תוך שימוש ברשתות מתכתיות-אורגניות, הצלחנו לפתח שיטת סינתזה מימית מרוכזת המאפשרת לחומר שמצאנו להיות מיוצר בקנה מידה של מאה גרמים". ברגע שמכניסים את הרשת המתכתית-אורגנית הקשורה לגז הפלואור לתוך ממס, המבנה מתפרק תוך שחרור גז הפלואור. לבסוף, החוקרים בחנו את היציבות של התצמיד רשת-גז פלואורי, ומצאו כי ניתן לייצר דגימות שלו בכמויות של גרמים, ולאחסן אותו באוויר עד לכדי שבוע שלם מבלי לפגוע בתכונות שלו. הם גם מצאו כי הכנסת התצמיד לתוך כמוסות של שעווה מאפשרת אחסון יציב באוויר בטמפרטורת החדר לתקופה של חודשיים. בשלב הבא ניתן לפרק את הכמוסות על ידי הפעלה של גלי קול תוך שחרור החומר הפלואורי לתוך התמיסה.
החוקרת הראשית מסבירה כי כאשר מתעסקים עם גזים פעילים במיוחד, כמו גזי פלואור, החוקרים נאבקים על מנת לשלוט ברגיו-בררנות ובסטריאו-בררנות של התגובה. לעומת זאת, במקרה הזה ניתן לשחרר את הגז באופן מבוקר עלי ידי שימוש בגלי קול. "יתרון גדול נוסף של השיטה הוא שלאחר השימוש ניתן לסנן את הרשתות המתכתיות-אורגניות, ולהשתמש בהן שוב ושוב.
עוד בנושא באתר הידען: