p O potencial de aplicação de estruturas metal-orgânicas foi descoberto pela primeira vez há cerca de 20 anos, e quase 100, Desde então, 000 desses materiais porosos híbridos foram identificados. Há grandes esperanças para aplicações técnicas, especialmente para MOFs flexíveis. Como amortecedores, por exemplo, eles poderiam reagir à alta pressão repentina fechando os poros e perdendo volume, isto é, deformando-se plasticamente. Ou eles poderiam separar substâncias químicas umas das outras como uma esponja, absorvendo-as em seus poros e liberando-as novamente sob pressão. "Isso exigiria muito menos energia do que o processo de destilação normal, "explica Rochus Schmid. No entanto, apenas alguns desses MOFs flexíveis foram identificados até o momento. p MOFs sob pressão

p A fim de chegar ao fundo dos mecanismos subjacentes dentro de tais materiais, a equipe de Munique realizou uma análise experimental mais detalhada de um MOF já amplamente conhecido. Para este fim, os pesquisadores o submeteram a uma pressão uniforme de todos os lados, enquanto observamos o que se passa por dentro usando a análise da estrutura de raios-X.

p "Queríamos saber como o material se comporta sob pressão e quais fatores químicos são a força motriz por trás das transições de fase entre os estados de poros abertos e fechados, "diz Gregor Kieslich. O experimento mostrou que a forma de poro fechado não é estável; sob pressão o sistema perde sua ordem cristalina, em suma:ele quebra.

p Este não é o caso com uma variante da mesma estrutura básica:se a equipe anexou cadeias laterais flexíveis de átomos de carbono às peças de conexão orgânicas do MOF que se projetam nos poros, o material permaneceu intacto quando comprimido e retomou sua forma original quando a pressão diminuiu. Os braços de carbono transformaram o material não flexível em um MOF flexível.

p O segredo da transformação de fase

p A equipe de Bochum investigou os princípios subjacentes usando química de computador e simulações de dinâmica molecular. “Mostramos que o segredo está nos graus de liberdade das cadeias laterais, a chamada entropia, "descreve Rochus Schmid." Cada sistema na natureza se esforça para a maior entropia possível, para simplificar, o maior número possível de graus de liberdade para distribuir a energia do sistema. "

p "O grande número de arranjos possíveis dos braços de carbono nos poros garante que a estrutura de poros abertos do MOF seja estabilizada entropicamente, "Schmid continua." Isso facilita uma transformação de fase da estrutura de poros abertos para a estrutura de poros fechados e vice-versa, em vez de quebrar quando os poros são comprimidos, como seria o caso sem os braços de carbono. "Para calcular um sistema tão grande composto de muitos átomos e pesquisar as muitas configurações possíveis dos braços nos poros, a equipe desenvolveu um modelo teórico preciso e numericamente eficiente para a simulação.

p O principal resultado do estudo é a identificação de outra opção química para controlar e modificar o comportamento da resposta macroscópica de um material inteligente por um fator termodinâmico. "Nossas descobertas abrem novas maneiras de atingir especificamente transformações de fase estruturais em MOFs porosos, "conclui Gregor Kieslich.