Işık İle Geçirgenliği Değişebilen Yüksek Teknolojili Membran Geliştirildi. Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) ve Universität Hannover araştırmacıları, seçiciliği ışık yardımı ile dinamik olarak değiştirilebilir yeni membranlar geliştirdiler. Bu amaçla, azobenzen molekülleri, metal organik çerçevelerden (MOF’ler) yapılmış membranlara entegre edildi. Işınlama dalga boyuna bağlı olarak, MOF’lerdeki bu azobenzen birimleri, gerilmiş veya açısal bir biçimi benimser. Bu şekilde membranın geçirgenliğini ve gazların veya sıvıların ayırma faktörünü dinamik olarak ayarlamak mümkündür. Sonuçlar Nature Communications’da yayınlandı.
Metal-organik çerçeveler, kısaca MOF’ler metalik düğümlerden ve organik bağlayıcılardan oluşan oldukça gözenekli kristal malzemelerdir. Birçok farklı uygulamaya uyarlanabilirler. Diğerlerinin yanında, çeşitli parametrelere göre moleküllerin etkin bir şekilde ayrılması için membranlar olarak muazzam bir potansiyele sahiptirler. Gözenek boyutlarını ve gözenek duvarlarının kimyasal özelliklerini değiştirerek, zarların statik seçiciliği ilgili gereksinimlere göre uyarlanabilir.
KIT İşlevsel Arabirim Enstitüsü (IFG) ve Organik Kimya Enstitüsü (IOC) araştırmacılar, Leibniz Universität Hannover bilim adamları ile işbirliği içinde, foto-anahtarlı MOF-bazlı membranlar kullandı. Institute of Functional Interfaces Başkanı Profesör Christof Wöll, “Bu yolla Membranlarda, ışık ışınlarına bağlı olarak açılıp kapanan küçük pencereler bulunur” diyor.
Azobenzen molekülleri, uzaktan kumandalı ( foto-anahtar) photoswitch’ler olarak kullanılır. Bunlar her biri bir azot çift bağıyla bağlanan iki fenil halkasından oluşur.
İki farklı konfigürasyon mevcut: Gerilmiş bir trans konfigürasyonu ve açısal cis konfigürasyonu. Işık ile ışınlama, molekülün yeniden konumlandırılmasına neden olur. Görünür ışık altında molekül uzar, UV ışığında eğilir. Yeniden konumlandırma, tersine çevrilebilir, istenen sıklıkta tekrarlanabilir ve MOF‘lerin kristal yapısını etkilemez.
Cis- ve trans-azobenzen arasındaki oranın hassas kontrolü; Tam olarak ayarlanmış bir ışınlama süresi veya UV ışığı ve görünür ışık ile eşzamanlı ışınlama membran geçirgenliğinin dinamik olarak ayarlanmasını ve gaz veya sıvı madde karışımlarının ayırma verimliliğini sağlar. IFG Grubu “Gözenekli Sistemlerde Dinamik Süreçler” başkanı Dr. Lars Heinke, “Bu önemli özelliklerin dış uyaranlarla, yani membrana doğrudan temas ettirilmeden kontrol edilmesi, membran teknolojisinde gerçek bir gelişmedir” dedi.
Yeni akıllı zarların işleyişi bir hidrojen-karbon dioksit gazı karışımının ayrılmasıyla gösterildi. Bilim adamları üç ila sekiz arasındaki ayırma faktörünü dinamik olarak ayarlamayı başardılar. Bu kavram aynı zamanda azot-karbondioksit karışımları gibi diğer gaz karışımlarını ayırmak için de uygundur. Ayrıca, katalizör veya sensör yüzeylerinin erişilebilirliğini veya kapsüllenmiş tıbbi maddelerin salınmasını kontrol etmek için photoswitch’lerle MOF zarlarını kullanmak artık mümkün olabilir.
Kaynak : phys
