Odpowiednio zaprojektowane związki chemiczne w reakcji z dwutlenkiem węgla pozwoliły naukowcom z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie i Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej (PW) wytworzyć unikatowe nanomateriały. Charakteryzują się one znaczną porowatością i w swojej klasie mają najbardziej rozbudowaną, a zatem największą powierzchnię, co ma kluczowe znaczenie w przewidywanych zastosowaniach. Obejmują one m.in. magazynowanie ważnych energetycznie gazów, katalizę czy urządzenia sensoryczne. Co więcej, otrzymane z użyciem CO2 mikroporowate materiały fluorescencyjne okazują się świecić z wydajnością kwantową znacznie przewyższającą wydajność klasycznych materiałów stosowanych w diodach OLED.
„Nasze badania nie ograniczają się do samego wytworzenia materiałów. Ich szczególne znaczenie jest związane z faktem, że otwierają nową ścieżkę syntezy nanomateriałów bazujących na węglanach i tlenku cynku, ścieżkę, w której kluczową rolę odgrywa dwutlenek węgla”, zauważa prof. dr hab. inż. Janusz Lewiński (IChF PAN, PW).
Prace opisujące osiągnięcia grupy prof. Lewińskiego, zrealizowane we współpracy z Cambridge University oraz University of Nottingham, zostały opublikowane m.in. przez prestiżowe czasopisma chemiczne „Angewandte Chemie” oraz „Chemical Communications”.
Dwutlenek węgla (CO2) to naturalny składnik ziemskiej atmosfery. Jest najpowszechniej występującą jednostką budulcową opartą na węglu, uczestniczy m.in. w syntezie glukozy, związku energetycznego i budulcowego o wielkim znaczeniu dla organizmów żywych.
„W przemyśle dwutlenek węgla jest od lat stosowany m. in. do syntezy polimerów. Natomiast do tej pory było bardzo mało prac naukowych opisujących wytwarzanie nieorganicznych materiałów funkcjonalnych z użyciem CO2”, wyjaśnia doktorant Kamil Sokołowski (IChF PAN).
Grupa prof. Lewińskiego wykazała, że odpowiednio zaprojektowane związki-prekursory w reakcji z dwutlenkiem węgla prowadzą do powstania materiału mikroporowatego (pory o średnicach poniżej 2 nm) powstającego w wyniku samoorganizacji nanometrycznych klasterów o właściwościach luminescencyjnych. Nowy materiał mikroporowaty, którego jednostki budulcowe zawierają nieorganiczny szkielet węglanowocynkowy w odpowiednio zaprojektowanej otoczce organicznej (ligandy hydroksychinolinowe), świeci z bardzo dużą wydajnością kwantową, znacznie przewyższającą wydajność kwantową klasycznych związków fluorescencyjnych używanych w nowoczesnych diodach OLED.
„Udało nam się otrzymać materiał charakteryzujący się znaczną porowatością oraz naprawdę wysoką wydajnością świecenia. Czy będzie można go użyć do budowy diod świecących lub układów sensorycznych? Odkrycie jest nowe, badania nad nowym materiałem trwają, ale jesteśmy głęboko przekonani, że odpowiedź brzmi: tak” – mówi doktorant Sokołowski.
Już teraz można stwierdzić, że zainteresowanie nowym materiałem jest spore. Wynalazek jest przedmiotem krajowego i międzynarodowych zgłoszeń patentowych, a prace nad jego wdrożeniem trwają we współpracy z jedną ze spółek joint venture.