Representación esquemática de los materiales sintetizados en este proyecto. Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-62809-4
Los científicos de la Universidad Estatal de Oregon han dado un gran paso hacia las tecnologías de iluminación y exhibición que son más eficientes energéticamente y mejores para el planeta. El trabajo se centra en los materiales cristalinos y porosos conocidos como marcos orgánicos de metal, a menudo abreviados como MOF, y apunta hacia materiales de próxima generación que pueden terminar con la dependencia de metales de tierras raras.
El estudio de Kyriakos Stylianou, profesor asociado de química en la Facultad de Ciencias de OSU, y estudiantes graduados Kyle Smith y Ankit Yadav aparecer en la naturaleza comunicaciones.
Los hallazgos son importantes porque las pantallas —Ablosas en las comunicaciones, la computación, el monitoreo médico y muchos otros aspectos de la vida cotidiana, y la iluminación contribuyen en gran medida al consumo global de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero. Los metales de tierras raras que sustentan esas tecnologías (europio, terbio, itrio, cerio, gadolinio y otras) son caras y ambientalmente peligrosas para las mías y el proceso.
Cabas de iones metálicos cargados positivamente rodeados de moléculas orgánicas de “enlazador”, los marcos orgánicos de metal tienen poros nanobicos y propiedades estructurales sintonizables. Se pueden diseñar con una variedad de componentes que determinan las propiedades del MOF, y para este proyecto los científicos desarrollaron nuevas estructuras MOF que combinan dos tipos de cristales porosos para mejorar la emisión de la luz.
Imágenes de microscopía. Las imágenes TEM proporcionan evidencia de la morfología del núcleo-cáscara en las estructuras MOF-on-MOF sintetizadas. Una imagen TEM de MOF-on-MOF-BS revela una arquitectura de núcleo de núcleo bien definida, destacando el ensamblaje exitoso del ligando de concha fluorescente en el núcleo UIO-67. B Del mismo modo, las imágenes TEM de MOF-on-MOF-BA confirman la formación de una estructura de núcleo de núcleo distinta, lo que demuestra el crecimiento controlado de ZR-AZOBDC en UIO-67. Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-62809-4
Los investigadores exploraron diferentes formas de combinar los diferentes tipos de cristales. Uno de esos métodos, conocidos como MOF-on-MOF, los cristales se apilaron como bloques de construcción, se resulta en emisiones de la luz que fue aproximadamente cuatro veces más eficiente en la energía que se ve en los MOF tradicionales.
“Al controlar cómo interactúan los componentes, descubrimos cómo reducir las pérdidas de energía que generalmente limitan el brillo en estos materiales”, dijo Stylianou. “Esta mayor eficiencia significa que los LED futuros podrían producir la misma cantidad de luz mientras consumen mucha menos electricidad”.
En los Estados Unidos, las notas de Stylianou, los sistemas de iluminación y exhibición consumen alrededor de 213 mil millones de kilovatios horarios de energía anualmente: un nivel de uso de energía que representa el 13% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono, principalmente porque el 80% de la generación de electricidad en los Estados Unidos proviene de la quema de los combustibles fósiles.
Reemplazar componentes basados en la tierra rara en sistemas de iluminación y visualización con las nuevas estructuras MOF más sostenibles reduciría simultáneamente los costos de producción, el impacto ecológico y el consumo de energía, dijo. También proporcionaría una alternativa a los elementos cuyas cadenas de suministro globales están llenas de tensiones geopolíticas.
“Hay una necesidad urgente de materiales fluorescentes avanzados y eficientes, y creemos que nuestros nuevos MOF pueden ayudar a satisfacer esa necesidad”, dijo Stylianou. “Vemos mucho potencial en su capacidad para tener impactos económicos, ambientales y climáticos”.
Más información: Kyle T. Smith et al, vías de transferencia de energía sin tapping en marcos orgánicos de metal a través de estructuras heterogéneas, comunicaciones de la naturaleza (2025). Dos: 10.1038/s41467-025-62809-4
Proporcionado por la Universidad Estatal de Oregon
Cita: los marcos orgánicos de metal permiten un paso clave hacia las tecnologías de iluminación y visualización más ecológicas (2025, 2 de septiembre) Recuperado el 2 de septiembre de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-metal-frameworks-enable-key-greener.html
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