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Estructura metal-orgánica flexible

Algunas estructuras organometálicas (MOF) muestran grandes cambios estructurales como respuesta a estímulos externos y tales modificaciones de su estructura pueden, a su vez, conducir a cambios drásticos en sus propiedades físicas y químicas. Estos MOF que responden a estímulos generalmente se denominan estructuras organometálicas flexibles . [1] También pueden denominarse estructura organometálica dinámica , MOF que responden a estímulos, [2] MOF multifuncionales, [3] o cristales porosos blandos. [4]

Demostración de la flexibilidad de la estructura metal-orgánica MIL-53. Adaptado de Hou et al. [5]

Formalmente, una estructura organometálica es una red de coordinación con ligandos orgánicos que contienen huecos potenciales. Una red de coordinación es un compuesto de coordinación que se extiende, a través de entidades de coordinación repetidas, en una dimensión , pero con enlaces cruzados entre dos o más cadenas, bucles o espiroenlaces individuales, o un compuesto de coordinación que se extiende a través de entidades de coordinación repetidas en dos o tres. dimensiones . Un polímero de coordinación es un compuesto de coordinación con entidades de coordinación repetidas que se extienden en una, dos o tres dimensiones. [6]

Generalmente, este tipo de material tiene una estructura bien definida, pero a veces algunos estímulos externos pueden afectar su estructura, dando como resultado una estructura diferente sin romper la red general. Una variedad de estímulos externos como calor , luz, solvente , un campo eléctrico , campo magnético , etc. pueden actuar sobre una estructura organometálica, pueden actuar para cambiar su estructura interna y pueden facilitar el proceso de transformación. Esta transformación estructural generalmente ocurre mediante ruptura/formación de enlaces, cambio del número de coordinación del ion metálico , cambio del modo de coordinación del ligando, compresión de la longitud del ligando, intercambio de solvente, eliminación de solvente, etc. [7]

Un ejemplo de estructura organometálica flexible que se analiza a menudo es la familia de materiales MIL-53, [8] que presenta poros unidimensionales en forma de diamante que pueden expandirse o contraerse tras la estimulación, como la adsorción de moléculas invitadas (disolvente, agua, gases). , etc.), cambios de temperatura y presión mecánica.

Referencias

  1. ^ Schneemann, A.; Bon, V.; Schwedler, I.; Senkovska, I.; Kaskel, S.; Fischer, RA (22 de julio de 2014). "Estructuras flexibles metal-orgánicas". Reseñas de la sociedad química . 43 (16): 6062–6096. doi : 10.1039/C4CS00101J . ISSN  1460-4744. PMID  24875583.
  2. ^ Coudert, François-Xavier (24 de marzo de 2015). "Estructuras y materiales de estructura metálicos y orgánicos receptivos: bajo presión, recibiendo el calor, en el centro de atención, con amigos". Química de Materiales . 27 (6): 1905-1916. doi : 10.1021/acs.chemmater.5b00046 .
  3. ^ Silva, Patricia; Vilela, Sergio MF; Tomé, João PC; Almeida Paz, Filipe A. (2015). "Estructuras metal-orgánicas multifuncionales: de la academia a las aplicaciones industriales". Reseñas de la sociedad química . 44 (19): 6774–6803. doi :10.1039/C5CS00307E. hdl : 1854/LU-7140032 . ISSN  0306-0012. PMID  26161830.
  4. ^ Horike, Satoshi; Shimomura, Satoru; Kitagawa, Susumu (23 de noviembre de 2009). "Cristales porosos blandos". Química de la Naturaleza . 1 (9): 695–704. doi :10.1038/nchem.444. ISSN  1755-4349. PMID  21124356.
  5. ^ Hou, Jingwei; Ashling, Christopher W.; Collins, Sean M.; Krajnc, Andraž; Zhou, Chao; Longley, Luis; Johnstone, Duncan N.; Chater, Philip A.; Li, Shichun; Coulet, Marie-Vanessa; Llewellyn, Philip L. (12 de junio de 2019). "Compuestos de cristal y vidrio con estructura metal-orgánica". Comunicaciones de la naturaleza . 10 (1): 2580. doi : 10.1038/s41467-019-10470-z. ISSN  2041-1723. PMC 6561910 . PMID  31189892. 
  6. ^ Listón, Stuart R.; Champness, Neil R.; Chen, Xiao-Ming; García-Martínez, Javier; Kitagawa, Susumu; Öhrström, Lars; O'Keeffe, Michael; Suh, Myunghyun Paik; Reedijk, enero (2 de abril de 2012). "Polímeros de coordinación, estructuras metal-orgánicas y la necesidad de directrices terminológicas". CrystEngComm . 14 (9): 3001–3004. doi :10.1039/C2CE06488J. hdl : 10045/33465 . ISSN  1466-8033.
  7. ^ Halder, Arijit; Ghoshal, Debajyoti (5 de marzo de 2018). "Estructura y propiedades de estructuras metal-orgánicas dinámicas: breves relatos de transformaciones de cristalino a cristalino y de cristalino a amorfo". CrystEngComm . 20 (10): 1322-1345. doi :10.1039/C7CE02066J. ISSN  1466-8033.
  8. ^ Loiseau, Thierry; Serre, cristiano; Huguenard, Clarisse; Fink, Gerhard; Taulelle, Francisco; Enrique, Marcos; Bataille, Thierry; Férey, Gerard (19 de marzo de 2004). "Una justificación para la gran respiración del tereftalato de aluminio poroso (MIL-53) durante la hidratación". Química: una revista europea . 10 (6): 1373–1382. doi :10.1002/chem.200305413. ISSN  0947-6539. PMID  15034882.

Ver también