Un líquido poroso

Por Francisco R. Villatoro, el 12 noviembre, 2015. Categoría(s): Ciencia • Física • Nature • Noticias • Physics • Science ✎ 4

Dibujo20151111 Molecular dynamics simulations bulk porous liquid nature16072_SF

Imagina un material poroso. Seguro que piensas en un sólido poroso similar a una zeolita. Un líquido poroso parece imposible, pero se ha publicado hoy en Nature. En el año 2009 se publicaron unas moléculas orgánicas en forma de jaula que prometían el desarrollo de nuevos sólidos porosos. Su disolución en concentración elevada en un disolvente cuyas moléculas son tan grandes que no pueden penetrar en los poros ha permitido el desarrollo del primer líquido poroso.

Los sólidos porosos tienen muchas aplicaciones en la industria y los líquidos porosos podrían competir con ellos en muchas de ellas. Por ejemplo, atrapar el dióxido de carbono emitido por la industria o actuar como medio catalizador en muchas reacciones químicas industriales. Todo apunta a que los líquidos porosos podrían revolucionar el campo de los materiales porosos: son más fáciles de transportar, almacenar y procesar que los sólidos.

El artículo es Nicola Giri et al., «Liquids with permanent porosity,» Nature 527: 216–220 (12 Nov 2015), doi: 10.1038/nature16072; más información en Michael Mastalerz, «Materials chemistry: Liquefied molecular holes,» Nature 527: 174–176 (12 Nov 2015), doi: 10.1038/527174a. He citado también a Tomokazu Tozawa et al., «Porous organic cages,» Nature Materials 8: 973–978 (2009), doi: 10.1038/nmat2545.

La porosidad es un fenómeno físico que se observa en muchos sistemas naturales, incluidos los seres vivos, desde la corteza de un árbol a las esponjas marinas. En la industria química los materiales porosos más usados son las zeolitas (gracias a su buena estabilidad térmica y resistencia mecánica). En especial se usan como catalizadores al ofrecer una gran área superficial gracias a sus poros.

Dibujo20151111 How to make permanently porous liquids 527174a-f1

La diferencia entre un sólido y un líquido son las fuerzas intermoleculares (mucho más débiles en el líquido). Para minimizar estas fuerzas en las moléculas orgánicas de tipo jaula Nicola Giri y sus colegas han unido las moléculas orgánicas tipo jaula a un disolvente que las dota de grupos oligo-éter. El resultado son líquidos permanente porosos para muchos gases con moléculas cuyo diámetro sea inferior a 2,5 Å, ya que las moléculas orgánicas de tipo jaula tienen una cavidad en su centro con un diámetro ~5 Å que está rodeada por cuatro ventanas de entrada de ~4 Å de diámetro.

Dibujo20151111 Preparation of the porous liquid nature16072-f1

Giri y sus colegas han realizado simulaciones de dinámica molecular con el código GROMACS para una muestra de 40 jaulas y 480 moléculas de disolvente. Los resultados están en buen acuerdo con los resultados experimentales para la absorción en el líquido poroso de moléculas pequeñas como metano, nitrógeno, dióxido de carbono y xenón.

En resumen, un sorprendente trabajo que nos muestra que las innovaciones en la ciencia de los materiales son continuas. Materiales plausibles pero que parecen (casi) imposibles, a veces, acaban siendo una realidad con un futuro prometedor.



4 Comentarios

  1. Las aplicaciones de estos descubrimientos son lo interesante, no se si será este el caso pero sería notable que se pudiera usar en mejorar las baterías para reemplazar a los obsoletos automóviles a combustión.

  2. Como dices al final del artículo:
    Materiales plausibles pero que parecen (casi) imposibles, a veces, acaban siendo una realidad con un *futuro prometedor*.

  3. A ciertas personas, mi comentario puede resultar con «tendencia negativista» (eso de negativo-positivo es algo que vengo notando en varias conversaciones en blogs visitados últimamente ¿será que la ola «newagejera» de fines de los 90 esta de vuelta? Maldita era de acuario que tantas cabezas echaste a perder…) o que es del tipo offtopic (spam no es, eso se los aseguro); pero (y retomando mi comentario) todavía la mayoría de la población (entre los que me incluyo) sigue esperando la tan anunciada «revolución de los materiales», la que iba a llegar a sus hogares, a sus vehículos, a su vestimenta, a sus elementos de la vida cotidiana…en fin, la que se iba a convertir en parte de su vida diaria, con alguna aplicación útil y concreta (y, por supuesto, accesible económicamente).
    Las casas se siguen fabricando como hace siglos (madera, piedra, ladrillo, arena, cal, cemento, ahora también se puso de moda el barro), los automóviles y vehículos de transporte continúan usando combustibles fósiles derivados del petroleo, nos vestimos usando el algodón, la lana, el cuero, el nylon, el poliester (estos dos últimos mas nuevos pero no tanto) …
    Es como si los autores de ciencia ficción (no todos, vale la aclaracion) que presagiaban una era de abundancia hubieran sido demasiado optimistas con el futuro que nos pintaban. Todos los siglos se produce ese tipo de movimiento, el que tiene una absoluta fe y esperanza en el destino de la humanidad, hasta que choca con «un monstruo» que lo devuelve de un golpe fulminante a la realidad.
    Bueno, evidentemente terminamos en la filosofía. No es mi interés por el momento meterme en esos lares (tampoco entro al blog para discutir sobre ella. Solo es para mantenerme informado con las ultimas noticias del ambiente científico y si me interesa comentar a mis anchas). Saludos.

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