Nuevos conocimientos sobre las estructuras MOF conmutables
Los compuestos de marco metálico-orgánico (MOF) se utilizan ampliamente en el almacenamiento de gases, la separación de materiales, la tecnología de sensores o la catálisis. Un equipo dirigido por el Prof. Dr. Stefan Kaskel, de la Universidad Técnica de Dresde, ha investigado ahora una clase especial de estos MOF en las líneas de luz MX de BESSY II. Se trata de MOFs "conmutables" que pueden reaccionar a estímulos externos. Su análisis muestra cómo el comportamiento del material está relacionado con las transiciones entre fases ordenadas y desordenadas.
Vista de un cristal de MOF ejemplificado por DUT-8. Los poros masivos son claramente discernibles.
© TU Dresden
Los compuestos de marco metálico-orgánico (MOF) están formados por grupos inorgánicos y orgánicos y se caracterizan por un gran número de poros en los que se pueden incorporar otras moléculas. Por ello, los MOF son interesantes para muchas aplicaciones, por ejemplo para el almacenamiento de gases, pero también para la separación de sustancias, la tecnología de sensores o la catálisis. Algunas de estas estructuras MOF reaccionan a diferentes moléculas invitadas cambiando sus estructuras. Por tanto, se consideran conmutables.
Una de ellas es el "DUT-8", un material que se ha estudiado ahora en las líneas de luz MX de BESSY II. "Los cristales MOF pueden analizarse muy bien en las líneas de luz MX", afirma el Dr. Manfred Weiss, experto del HZB que dirige el equipo MX. "Los cristales de MOF tienen muchas cosas en común con los cristales de proteínas. Por ejemplo, ambos están intercalados con grandes poros, que se llenan de líquido en los cristales de proteínas, mientras que los de los MOF proporcionan espacio para las moléculas invitadas", explica Weiss.
"Los patrones de difracción que el DUT-8 mostraba en las líneas de luz del HZB-MX eran extremadamente complejos. Ahora hemos podido atribuirlo a varias transiciones entre fases ordenadas y menos ordenadas", explica Stefan Kaskel. La molécula huésped incluida dirige la red hacia una de las más de mil configuraciones de desorden posibles. Los resultados contribuyen a una mejor comprensión de los procesos de conmutación y de las reacciones de intercambio de gases en tales estructuras MOF, de modo que los futuros materiales MOF funcionales puedan desarrollarse de forma específica.
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Publicación original
S. Ehrling, E. M. Reynolds, V. Bon, I. Senkovska, T. E. Gorelik, J. D. Evans, M. Rauche, M. Mendt, Manfred S. Weiss, A. Pöppl, E. Brunner, U. Kaiser, A. L. Goodwin and S. Kaskel; "Adaptive response of a metal–organic framework through reversible disorder–disorder transitions"; Nature Chemistry; 2021
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