Умные материалы будущего. ЮФУ разработал светочувствительные структуры для хранения водорода.

Ученые Южного федерального университета в составе международной исследовательской группы создали умный материал, который способен изменять свою структуру под воздействием света. Этот материал обещает найти применение в самых разных областях, от электроники до систем хранения водородного топлива. Разработка основана на внедрении фотохромных молекул спиропиранов в металл-органические каркасы (MOF), что позволяет управлять их свойствами с помощью внешнего воздействия, в частности света.

Умные материалы, как поясняют исследователи, представляют собой вещества с исключительной стабильностью, разнообразием структуры и множеством свойств, которые могут быть контролируемы человеком через различные внешние факторы. В случае новой разработки, фотохромные молекулы спиропиранов, способные изменять свою структуру под воздействием света, были успешно интегрированы в MOF на основе циркония. Эти пористые структуры могут использоваться для безопасного хранения водорода, что особенно важно для транспорта и стационарных резервуаров.

«Внедрение подобных молекул в структуру металл-органических каркасов позволит управлять их свойствами при помощи внешнего воздействия.»

• Илья Ожогин, старший научный сотрудник НИИ ФОХ ЮФУ

Светочувствительные молекулы на поверхности MOF позволяют регулировать объем пор этой молекулярной губки, что делает процесс загрузки и высвобождения водорода более безопасным и управляемым. Это открытие особенно актуально для применения в интеллектуальных системах хранения водорода, повышающих энергоэффективность и безопасность.

Кроме того, созданный материал может найти применение в электронике, где устройства смогут адаптироваться к различным условиям освещения, превращаясь в интеллектуальные инструменты с возможностью реагировать на изменения внешней среды.

Для создания столь прочного и стабильного материала ученые использовали метод клик-химии, который позволяет собирать сложные молекулы из простых блоков по принципу конструктора. Это дало возможность получить композитный материал, где фотоактивный компонент стабильно соединен с каркасной структурой, обеспечивая долговечность и надежность разработанного материала.

Эта работа была выполнена в рамках государственной программы поддержки вузов «Приоритет-2030» и национального проекта «Наука и университеты», подчеркивая важность научных исследований и инноваций для развития передовых технологий.