{"id":137190,"date":"2024-01-16T07:35:00","date_gmt":"2024-01-16T06:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=137190"},"modified":"2024-01-09T14:55:17","modified_gmt":"2024-01-09T13:55:17","slug":"ein-glas-das-kohlendioxid-siebt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/ein-glas-das-kohlendioxid-siebt\/","title":{"rendered":"Ein Glas, das Kohlendioxid siebt"},"content":{"rendered":"\n\n\n
\"\nOksana
Oksana Smirnova (l.) und Dr. Alexander Knebel (r.) haben neuartige Hybridgl\u00e4ser entwickelt.
Foto: Jens Meyer (Universit\u00e4t Jena)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Um Kohlendioxid-Molek\u00fcle aus Gasgemischen abzutrennen, braucht es Materialen mit \u00e4u\u00dferst feinen Poren. Eine M\u00f6glichkeit daf\u00fcr haben nun Forschende der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena in Kooperation mit der Universit\u00e4t Leipzig und Universit\u00e4t Wien gefunden: Sie wandelten kristalline Metall-Organische Ger\u00fcstverbindungen in Glas um. Dabei gelang es ihnen, die Poren des Materials so zu verkleinern, dass sie f\u00fcr bestimmte Gasmolek\u00fcle undurchl\u00e4ssig werden. Das berichten sie im Fachmagazin \u201eNature Materials<\/a><\/em>\u201c.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"Das
Das Hybridglas auf Basis metall-organischer Netzwerke eignet sich zur Gastrennung. Foto: Jens Meyer (Universit\u00e4t Jena)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Komprimierte Metall-Organische Ger\u00fcste<\/h3>\n\n\n\n
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\u201eEigentlich galten diese glasartigen Materialen bislang als unpor\u00f6s\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Alexander Knebel vom Otto-Schott-Institut der Universit\u00e4t Jen<\/strong>a, der diese Arbeit geleitet hat. Er erl\u00e4utert:\u00a0\u201eDas Ausgangsmaterial, also die kristallinen Ger\u00fcstverbindungen, besitzen sehr klar definierte Poren und auch eine gro\u00dfe innere Oberfl\u00e4che. Daher werden sie auch als Materialien erforscht, um Gase zu speichern oder zu trennen. Genau diese definierte Struktur geht beim Schmelzen und Komprimieren jedoch verloren. Und das haben wir ausgenutzt.\u201c<\/p>\n\n\n\n

\u201eMetallorganische Ger\u00fcstverbindungen bestehen aus Metall-Ionen, die durch starre, organische Molek\u00fcle miteinander verbunden sind\u201c, beschreibt der Nachwuchsgruppenleiter<\/strong> das Material.\u00a0\u201eIn den Zwischenr\u00e4umen dieser dreidimensionalen, regelm\u00e4\u00dfigen Gitter k\u00f6nnen sich Gasmolek\u00fcle leicht bewegen. W\u00e4hrend der Glas-Prozessierung haben wir das Material komprimiert. Vereinfacht gesagt, konnten wir die Poren auf die gew\u00fcnschte Gr\u00f6\u00dfe zusammendr\u00fccken\u201c, veranschaulicht er.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Geordnete Unordnung<\/h3>\n\n\n\n

Auch wenn die Gesamtstruktur des Kristalls beim Schmelzen verschwindet \u2013 Teile des Kristalls bleiben in ihrer Struktur erhalten.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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\u201eFachlich gesprochen hei\u00dft das: Beim \u00dcbergang vom Kristall zum Glas geht die Fern-Ordnung des Materials verloren, aber die Nah-Ordnung bleibt erhalten\u201c, erl\u00e4utert Knebel<\/strong>. Oksana Smirnova, Doktorandin an der Universit\u00e4t Jena und die Erstautorin der Arbeit<\/strong>, erg\u00e4nzt:\u00a0\u201eWenn wir nun dieses Material schmelzen und komprimieren, ver\u00e4ndern sich auch die por\u00f6sen Zwischenr\u00e4ume.\u201c\u00a0<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

So entstehen Kan\u00e4le mit Verengungen \u2013 oder sogar auch Sackgassen \u2013 und in der Folge passen manche Gase schlicht einfach nicht mehr hindurch.<\/p>\n\n\n\n

Auf diese Weise erzielte die Gruppe in dem Material Porendurchmesser von 0,27 bis 0,32 Nanometern, und zwar mit einer Genauigkeit von einem hundertstel Nanometer.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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\u201eZur Veranschaulichung: Das ist etwa zehntausendmal d\u00fcnner als ein menschliches Haar und hundertmal d\u00fcnner als eine DNA-Doppelhelix. Mit dieser Porengr\u00f6\u00dfe konnten wir beispielsweise Kohlendioxid von Ethan trennen\u201c, erkl\u00e4rt Knebel.\u00a0\u201eUnser Durchbruch auf dem Gebiet ist wohl die hohe Qualit\u00e4t der Gl\u00e4ser und die pr\u00e4zisen Einstellbarkeit der Porenkan\u00e4le\u201c, ordnet Knebel<\/strong> die Arbeit ein.\u00a0\u201eUnd unsere Gl\u00e4ser sind dazu auch noch mehrere Zentimeter gro\u00df\u201c, f\u00fcgt er hinzu.<\/p>\n\n\n\n

\u201eEin Ziel dieser Arbeit ist, eine Glas-Membran f\u00fcr Umweltanwendungen zu entwickeln. Denn Kohlendioxid aus Gasen abzutrennen, ist zweifelsfrei eine der gro\u00dfen technologischen Herausforderungen unserer Gegenwart\u201c, sagt Knebel<\/strong>.\u00a0\u201eGerade deshalb bin ich auch dankbar \u00fcber die F\u00f6rderung dieser Arbeit durch das Durchbr\u00fcche-Programm der Carl-Zeiss-Stiftung \u2013 und \u00fcber den gro\u00dfartigen Einsatz meiner Doktorandin Oksana Smirnova, die ma\u00dfgeblich zum Erfolg dieser Arbeit beigetragen hat.\u201c<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Information<\/p>\n\n\n\n

Original-Publikation<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Oksana Smirnova, Seungtaik Hwang, Roman Sajzew, Lingcong Ge, Aaron Reupert, Vahid Nozari, Samira Savani, Christian Chmelik, Michael R. Reithofer, LotharWondraczek, J\u00f6rg K\u00e4rger, Alexander Knebel, “Precise control over gas transporting channels in zeolitic imidazolateframework glasses”,\u00a0Nature Materials<\/em>,\u00a02023<\/strong><\/em>, DOI:\u00a010.1038\/s41563-023-01738-3<\/a><\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Kontakt<\/h3>\n\n\n\n

Dr. Alexander Knebel
Lehrstuhl Glaschemie\u00a0
E-Mail: alexander.knebel@uni-jena.de<\/a>
Tel.: +49 3641 9-48505<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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