p Estruturas metal-orgânicas (MOFs) são porosas, materiais cristalinos que podem aprisionar compostos dentro de suas cavidades moleculares, dando-lhes uma ampla gama de aplicações em armazenamento e separação de gás, captura de carbono, e na catálise de reações químicas, para nomear alguns. Uma nova gama de aplicações está sendo investigada pela conversão de MOFs cristalinos em estado líquido e / ou vítreo. p "MOFs são uma classe de material relativamente nova, e a maioria dos desenvolvidos nos últimos 20 anos estão no estado cristalino, "diz Satoshi Horike, um cientista de materiais do Instituto de Ciências Integradas de Materiais Celulares da Universidade de Kyoto (iCeMS). "Recentemente, encontramos vidro não cristalino ou estados líquidos em MOFs e propomos que eles têm um grande potencial como materiais futuros. "

p Horike revisou os últimos avanços e perspectivas no campo, junto com o químico Susumu Kitagawa e colegas da revista Angewandte Chemie International Edition .

p Dezenas de milhares de MOFs foram sintetizados desde que foram descobertos pela primeira vez no final dos anos 1990. Os avanços da tecnologia agora estão permitindo que os pesquisadores descubram o que acontece no nível molecular quando alguns MOFs são aquecidos até um ponto de fusão e, em seguida, resfriados para produzir um estado semelhante ao de vidro. Até aqui, pesquisadores relataram cerca de dez MOFs que podem ser derretidos em um líquido e / ou transformados em um estado de vidro. Suas temperaturas de fusão variam de 184 ° C a 593 ° C, dependendo de suas estruturas cristalinas.

p Quando este tipo de MOF é aquecido, seus íons metálicos e ligantes orgânicos começam a oscilar dentro dos cristais à medida que o material derrete. As distâncias de ligação em suas cadeias de polímero também aumentam à medida que as temperaturas continuam a subir. A estrutura do estado cristalino de um MOF é muito ordenada. O estado do vidro tem uma 'ordem de médio alcance, "onde as conexões se rompem, mas partes da estrutura estendida geralmente permanecem no lugar. Muito mais fragmentação molecular ocorre quando um MOF atinge o estado líquido, mas parte de sua estrutura interna retém um elemento de conectividade.

p Nem todos esses MOFs podem ser transformados em vidro pelo resfriamento de seu estado líquido. Alguns requerem um tratamento mecânico semelhante ao de esmerilhamento para a formação do vidro. Durante este processo, adicionar certos produtos químicos ao material pode modular algumas de suas propriedades físicas, como o aumento da condutividade do próton.

p MOFs de líquido e vidro podem fornecer um novo estado de material que demonstra porosidade, condutividade iônica, e propriedades ópticas, como luminescência. Eles também são promissores para armazenamento de calor, em dispositivos de energia, e para permeação de gás. Materiais híbridos que incorporam vidro ou MOFs líquidos com outros materiais, como polímeros orgânicos, partículas de metal, ou íons de metal, podem ser usados ​​como adesivos fortes em dispositivos de energia ou em reações catalíticas.

p Os pesquisadores sugerem que os cientistas devem revisitar a enorme biblioteca disponível para MOFs cristalinos do ponto de vista da mudança de fase para líquido e / ou vidro. Isso pode levar ao design de novos materiais funcionais.