Estruturas metal-orgânicas (MOFs) são uma classe especial de materiais esponjosos com poros de tamanho nano. Os nanoporos levam a áreas de superfície interna recorde, até 7800 m ² em um único grama. Este recurso torna os MOFs materiais extremamente versáteis com múltiplos usos, como a separação de produtos petroquímicos e gases, imitando DNA, produção de hidrogênio e remoção de metais pesados, ânions de flúor, e até ouro da água - para citar alguns.

Uma das principais características é o tamanho dos poros. MOFs e outros materiais porosos são classificados com base no diâmetro de seus poros:MOFs com poros de até 2 nanômetros de diâmetro são chamados de "microporosos, "e qualquer coisa acima disso é chamada de" mesoporoso ". A maioria dos MOFs hoje são microporosos, portanto, eles não são úteis em aplicações que exigem que capturem grandes moléculas ou catalisem reações entre elas - basicamente, as moléculas não cabem nos poros.

Então, mais recentemente, MOFs mesoporosos entraram em jogo, porque eles são muito promissores em aplicações de moléculas grandes. Ainda, eles não são isentos de problemas:quando os tamanhos dos poros entram no regime mesoporoso, eles tendem a entrar em colapso. Compreensível, isso reduz a área de superfície interna de MOFs mesoporosos e, com isso, sua utilidade geral. Uma vez que o principal foco no campo é encontrar maneiras inovadoras de maximizar as áreas de superfície e tamanhos de poros de MOF, abordar o problema do colapso é a principal prioridade.

Agora, O Dr. Li Peng, pós-doutorando na EPFL Valais Wallis, resolveu o problema adicionando pequenas quantidades de um polímero aos MOFs mesoporosos. Como o polímero fixa os poros do MOF abertos, adicioná-lo aumentou drasticamente as áreas de superfície acessíveis de 5 a 50 vezes. O estudo foi liderado pelo grupo de pesquisa de Wendy Lee Queen, em colaboração com os laboratórios de Berend Smit e Mohammad Khaja Nazeeruddin no Instituto de Ciências Químicas e Engenharia (ISIC) da EPFL.

Depois de adicionar o polímero aos MOFs, suas altas áreas de superfície e cristalinidade foram mantidas mesmo após o aquecimento dos MOFs a 150 ° C - temperaturas que anteriormente seriam inacessíveis devido ao colapso dos poros. Esta nova estabilidade fornece acesso a muitos mais sites abertos de coordenação de metal, o que também aumenta a reatividade dos MOFs.

No estudo, publicado no Jornal da American Chemical Society , dois Ph.D. alunos, Sudi Jawahery e Mohamad Moosavi, usar simulações moleculares para investigar por que os poros colapsam em MOFs mesoporosos em primeiro lugar, e também propor um mecanismo para explicar como os polímeros estabilizam sua estrutura em um nível molecular.

"Prevemos que este método de estabilização induzida por polímero nos permitirá fazer uma série de novos MOFs mesoporosos que não eram acessíveis antes devido ao colapso, "diz a Rainha." Portanto, este trabalho pode abrir novos, aplicações interessantes envolvendo a separação, conversão, ou entrega de moléculas grandes. "