Химики из университета Калифорнии и Южной Кореи установили сразу два рекорда -- создали материал с рекордной пористостью, который может собирать рекордное количество углекислого газа. Речь идет о важном классе твердых пористых веществ, известных как металлоорганические структуры (МОС).

МОС иногда также называют кристаллическими губками. Они способны собирать газы, которые в обычных условиях трудно где-то хранить и транспортировать. Главное условие для хранения огромных объемов газов в маленьких объемах -- пористость материала.

Новое исследование, пишет онлайновое издание журнала Science, может привести к появлению более «чистой» энергии и разработке экономически и коммерчески выгодных устройств захвата двуокиси углерода еще до того, как она попадет в атмосферу.

«Мы достигли верхнего предела пористости наноматериала, -- считает руководитель исследования, профессор химии и биохимии университета Калифорнии Омар Яги, -- или приблизились к нему очень и очень близко, вплотную».

Яги и его коллега из южно-корейского университета Сунгсил Хиро Фурукава создали два материала, которые не только побили предыдущий рекорд по пористости, но и превысили его. Материал МОС-200 получен в Сеуле Фурукавой, а МОС-210 -- в Калифорнии Яги.

МОСы напоминают каркасы, сделанные из связанных между собой прутьев, с крошечными порами, вполне достаточными для захвата углекислого газа. С МОСами легко работать, потому что их компоненты можно менять. В лаборатории получены уже несколько сотен МОСов с самыми разными структурами и свойствами.

С 1999 года МОСы держат рекорд по пористости среди всех материалов. Немаловажное преимущество металлоорганических структур состоит еще и в том, что их можно изготавливать из дешевых ингредиентов, например, оксида цинка, широко применяемого в солнцезащитных кремах, и терефталата, который используется при производстве пластиковых бутылок. Последние шесть лет ученые словно соревнуются между собой в изготовлении материалов все с большей и большей пористостью.

Омар Яги стоял у истоков рождения металлоорганических структур в начале 90-х годов прошлого столетия. В 2004 году разработанный им материал МОС-177 установил рекорд по пористости, который с 1999 года принадлежал МОС-5, тоже полученному Яги.

По пористости МОС-200 и МОС-210 вдвое превосходят МОС-177, втрое -- МОС-5 и в десять раз -- все пористые материалы, сделанные до 1999 года. Это означает, что они способны хранить вдвое больше газа, чем материалы, существовавшие в 2004 году.

Один грамм МОС-200, если его развернуть, по словам Омара Яги, может покрыть много футбольных полей. Именно на этом пространстве и собирается газ. Сорока тоннами МОС-200 можно легко накрыть всю Калифорнию, площадь которой составляет 424 тыс. кв. км.

Несмотря на достижение предела пористости, ученые считают, что это только начало. Достигнув предела, ученые могут сейчас проверять свойства новых материалов для их практического применения.

Главными требованиями к материалам для захвата двуокиси углерода являются высокая емкость и высокая избирательность. Сейчас над созданием устройств с использованием МОСов работают многие компании. В том числе и крупные. Например, немецкая BASF изготавливает и продает МОСы в огромных количествах.

Что касается емкости, то МОС-200 и МОС-210 способны хранить рекордные количества водорода, метана и двуокиси углерода. Металлоорганические структуры захватывают углекислый газ при помощи синтетического гена. Сейчас на очереди разработка таких же генов для материалов МОС-200 и МОС-210, что еще больше увеличит площадь их поверхности.