Vật liệu MOF mà bạn có thể ăn được

Các nhà hóa học đã tình cờ tìm ra một loại vật liệu khung cơ – kim (metal organic framework, MOF) được tạo ra từ những cấu tử có nguồn gốc thực phẩm. Các nguyên liệu cần thiết để tổng hợp nên loại vật liệu mới này đều rẻ, có khả năng tái sinh và dễ kiếm. Các điều kiện tổng hợp ra vật liệu này cũng không nguy hiểm cho sức khỏe. Vật liệu MOF này có thể là hợp chất mới cho ứng dụng phát triển các sản phẩm thực phẩm và dược phẩm trong tương lai.

Trong mạng lưới tinh thể của vật liệu MOF, các nút mạng là các phân tử hữu cơ được liên kết với nhau thông qua liên kết cầu kim loại. Độ xốp lớn và khả năng tham gia phản ứng hóa học trên bề mặt các lỗ xốp giúp vật liệu MOF đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành kĩ thuật, như thu giữ và chứa khí, xúc tác và chất dẫn truyền trong dược phẩm.

Nhóm nghiên cứu của Fraser Stoddart tại trường đại học Northwestern, bang Illinois, Mĩ đang nỗ lực tạo ra cấu trúc liên kết mới dựa trên nền là vòng gamma-cylcodextrin chứa tám phân tử đường, một dẫn xuất rẻ tiền từ tinh bột. Khi hòa tan KOH và cyclodextrin vào trong nước, rồi phân tán methanol vào hệ này, ta thu được các tinh thể không màu có cấu trúc xác định. Ron Smaldone, một thành viên của nhóm nghiên cứu nói “Khi thu được cấu trúc phổ nhiễu xạ tia X của các tinh thể này, rõ ràng là chúng tôi đã tạo ra một điều ngạc nhiên thú vị.”

Phân tử cyclodextrin

Cùng với các đồng sự tại trường đại học St Andrews ở Anh và đại học California, Los Angeles, các nhà nghiên cứu cho biết, trong cấu trúc của loại MOF này, các vòng cyclodextrin sáu cạnh tạo ra các bề mặt tứ diện, được liên kết với nhau bằng các ion kali, và các tứ diện nhỏ này kết hợp chặt chẽ với nhau thành một mạng lưới khối lập phương ba chiều. Mỗi khối lập phương riêng lẻ đều có một hốc trung tâm với kích thước khoảng 1.7 nanometer, cùng với các cửa sổ ở mỗi mặt tứ diện có kích thước khoảng 0.8 nanometer, chạy xuyên qua cấu trúc khối để đóng vai trò là kênh nối các hốc lại với nhau.

Nhà nghiên cứu Ross Forgan nói “Chúng tôi đã chứng minh được rằng cấu trúc trên là bền vững trong dung môi và nó có khả năng hấp phụ nitơ ở mức độ trung bình so với các vật liệu MOF khác.”

Cho tới nay, hầu hết các vật liệu MOF đều được tổng hợp từ các nguyên liệu hóa dầu. Vì vậy nếu sản xuất hàng loạt MOF với những nguồn nguyên liệu có khả năng tái tạo được hoặc với nguồn không có vấn đề phát thải thêm carbon sẽ rất hấp dẫn nhà đầu tư. Đấy cũng là nhiệm vụ ở các phòng thí nghiệm trong tìm kiếm chức hóa các vật liệu xốp khung cơ kim dựa trên các cấu tử chứa vòng, có nguồn gốc thiên nhiên, sử dụng các ion kim loại làm cầu nối các khối lập phương. Loại MOF mới này được tổng hợp từ những phân tử được chứng minh là có thể tiêu hóa được, do đó có thể được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và tổng hợp thuốc.

Lee Cronin, một chuyên gia về vật liệu MOF của trường đại học Glasgow, Anh, nói “Tôi nghĩ rằng đây là một phát hiện có giá trị – một vật liệu tuy đơn giản nhưng có những tính chất vật lý tốt và khả năng hấp phụ nitơ. Kết quả mà chúng ta tạo ra những vật liệu có giá trị cao từ đường thực sự gây sửng sốt. Những nghiên cứu về tổng hợp vật liệu này đã được quan tâm nhiều hơn, do đó tôi nghĩ chúng ta có thể phát triển một ngành nghiên cứu mới về vật liệu này.”

Hoahocngaynay.com

Nguồn: Cyberchemvn.com/Chemistryworld