Ученым из Университета штата Мичиган удалось создать материал с самой большой удельной поверхностью (усредненная характеристика всех внутренних полостей материала) из известных на сегодняшний день. Суммарная площадь всех каналов и перемычек внутри одного грамма подобного материала составляет 5000 квадратных метров. Работа исследователей появилась в Journal of the American Chemical Society, а ее краткое изложение доступно в пресс-релизе на сайте университета.

Новый материал, получивший имя UMCM-2 (эмпирическая формула C132H66O39S8Zn12), представляет собой кристаллическую структуру, на которую натянуты мембраны из полимера (наличие подобных мембран обеспечивает высокую удельную поверхность). Кристаллическая основа имеет ячейки, состоящие из семи шестиугольных блоков различной формы (см. иллюстрацию).

Основная часть микроскопических пор в материале имеет диаметр менее двух нанометров. По словам исследователей, именно отсутствие более крупных отверстий является ключевым для создания материалов с высокой удельной поверхностью.

Ячейка нового материала. Разными цветами показаны шестиугольные составляющие ячейки. На графике указана зависимость количества пор (по вертикали) от их размера (по горизонтали). Изображение авторов исследования.

В качестве доказательства они приводят следующий пример. Предыдущий материал, который они получали, назывался UMCM-1 и также состоял из основы, на которую были натянуты полимерные мембраны. От UMCM-2 его отличало то, что ячейка структуры состояла из шести компонент с достаточно крупным каналом шестиугольного сечения в центре. При этом удельная площадь данного материала была значительно ниже, чем у UMCM-2.

Открытие ученых позволило прояснить один вопрос из области водородной энергетики. Известно, что одной из основных ее трудностей является хранение топлива. Пористые материалы могли бы помочь преодолеть данную трудность. До настоящего времени ученые предполагали, что количество поглощаемого материалом водорода зависит, в основном, от удельной поверхности, однако UMCM-2 показывает, что это не совсем так.

Химики установили, что данный материал поглощает водорода не более семи процентов от собственной массы. При рекордном значении удельной площади это число не сильно отличается от характеристик других пористых материалов, изучаемых для нужд водородной энергетики. Авторы работы полагают, что необходимо искать новые механизмы, отвечающие за хранение "топлива будущего".