在四種物質(zhì)狀態(tài)中，氣體是最難確定的。氣體分子快速而瘋狂地移動，不喜歡被限制。當受限制時，在容器中產(chǎn)生熱量和壓力，并且在氣體將蓋子從地方吹出之前不需要很長時間。幸運的是，氣體是膚淺的。為他們提供一個有吸引力的內(nèi)部表面區(qū)域，他們會立刻將自己固定下來。不，這不是一見鐘情，而是吸附。

“吸附是氣體釘在另一種材料表面的過程-例如，容器的內(nèi)壁，”皮特化學與石油工程系助理教授克里斯威爾默說。“當吸附發(fā)生時，氣體分子停止相互撞擊，降低壓力。因此，通過增加容器的內(nèi)表面積，我們可以在更小的空間內(nèi)儲存更多的氣體。”

Wilmer博士指導假設材料實驗室，他和他的研究小組在那里開發(fā)了儲存，分離和運輸氣體的新方法。他們最近在美國化學學會材料化學雜志上發(fā)表了他們的研究“在互穿金屬-有機框架中的熱傳輸”。該問題的封面還包括由Wilmer實驗室的化學工程研究生KutaySezginel設計的圖像。它描繪了互穿金屬有機框架或MOF。

MOF是一類很有前途的多孔材料，由與有機分子結合的金屬簇制成。發(fā)現(xiàn)不到二十年前，MOF有助于控制氣體，因為它們的多孔納米結構具有極高的表面積，并且可以定制設計為對某些氣體分子特別粘稠。MOF用于各種功能，包括氣體存儲，氣體分離，傳感和催化。

在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，當MOF相互編織或“相互滲透”時，它們可以從受限氣體中消散更多的熱量。事實上，平行的，互穿的MOF可以大致以兩個MOF的相同速率冷卻氣體。換句話說，如果那些季度是MOF，氣體并不介意近距離。

更有效的天然氣儲存可以為可持續(xù)能源生產(chǎn)和使用帶來新的可能性。石油仍然是大多數(shù)運輸車輛的首選動力源，但天然氣是更便宜，更豐富，更清潔的替代品。壓縮天然氣罐太重且昂貴，無法取代傳統(tǒng)的汽油罐，但吸附的天然氣罐既輕便又便宜。MOF儲罐可以儲存與典型儲氣罐相同的燃料量，但壓力為四分之一。這只是一個潛在的應用程序。

“醫(yī)用氧氣罐，儲存來自半導體制造業(yè)的有害氣體，以及旨在從空氣中捕獲，分離和儲存碳的技術都可以從MOF中受益，”Wilmer博士說。“我們相信MOF在21世紀與20世紀的塑料具有相同的潛在影響。”