Forskare från Kyoto University har gjort ett betydande framsteg inom materialvetenskapen genom att utveckla världens första tredimensionella van der Waals öppna ramverk (WaaFs). Denna innovation utmanar den konventionella uppfattningen att van der Waals-interaktioner är för svaga för öppna ramverk, och visar på deras potential för stabila och mycket porösa material.
I studien, som publiceras i Nature Chemistry, presenteras en strategi som använder oktaedriska metallorganiska polyedrar (MOPs) som byggstenar för att konstruera WaaFs. Dessa ramverk uppvisar hög termisk stabilitet, exceptionell porositet och reversibel montering, vilket öppnar nya möjligheter för applikationer inom gaslagring, separation och katalys.
WaaFs utnyttjar van der Waals-interaktioner, som tidigare ansågs vara för svaga, för att bilda robusta tredimensionella ramverk. Dessa strukturer bibehåller sin integritet vid temperaturer upp till 593 K och uppnår ytor som överstiger 2.000m2/g, vilket gör dem mycket stabila och effektiva för olika industriella tillämpningar.
WaaFs kan dessutom demonteras och återmonteras i lösning, vilket möjliggör skalbar produktion och återvinningsbarhet, en funktion som ökar deras praktiska användbarhet. Med tanke på deras anpassningsbara porositet och kemiska stabilitet är WaaFs mycket lovande för gaslagring, koldioxidavskiljning, vattenuppsamling och katalytiska tillämpningar.
Professor Shuhei Furukawa vid Kyoto University’s Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) betonade den bredare effekten av detta genombrott och sade: ”Vår forskning utmanar det långvariga antagandet att van der Waals-krafterna är för svaga för att konstruera stabila ramverk. Genom noggrann supramolekylär design har vi visat att dessa interaktioner kan utnyttjas för att skapa robusta och mycket porösa material med praktiska tillämpningar.”
Shun Tokuda, studiens huvudforskare, tillade: ”Denna upptäckt omdefinierar designprinciperna för porösa material och visar ett nytt tillvägagångssätt för materialteknik som möjliggör både skalbarhet och återvinningsbarhet. WaaFs erbjuder en innovativ lösning för separation och lagring av gas och mer därtill.”
För mer information: Tredimensionella van der Waals öppna ramverk, Nature Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01777-0
