p Uma estrutura orgânica de metal altamente porosa, montados a partir de blocos de construção moleculares projetados para travar juntos em uma orientação específica, foi desenvolvido por pesquisadores da KAUST. p Estruturas de metal orgânico (MOFs) são materiais cristalinos feitos de íons de metal conectados por ligantes orgânicos. Sua estrutura interna é como uma série repetida de minúsculas gaiolas idênticas, que são ideais para hospedar várias moléculas. MOFs encontraram usos potenciais de detecção de gás para separações moleculares para armazenamento, dependendo das dimensões e estrutura de seus poros.

p Uma família de MOFs foi inspirada por materiais inorgânicos porosos chamados zeólitos. Os zeólitos são uma classe especial de material poroso com inúmeras aplicações, explica Norah Alsadun, um Ph.D. estudante no laboratório de Mohamed Eddaoudi, quem liderou a pesquisa. "Contudo, a capacidade de ajustar o tamanho da abertura dos poros e o sistema de poros de um determinado zeólito, com base em uma determinada topologia, é extremamente desafiador, " ela diz.

p Ao imitar a estrutura do zeólito com um MOF, Contudo, a estrutura de poros pode ser facilmente ajustada mudando o metal e o ligante orgânico. "Nosso grupo introduziu o uso de unidades de construção tetraédricas baseadas em um único metal para construção MOF semelhante a zeólita (ZMOF), "Alsadun diz. A base da estrutura ZMOF baseada em tetraedro é um par de pirâmides triangulares, anexado ponta a ponta por meio de uma ligação única.

p A rotação livre dos dois triângulos em torno da ligação simples normalmente leva à formação de uma estrutura semelhante a um diamante. Contudo, a montagem de unidades de construção tetraédrica na química MOF pode levar à formação simultânea de múltiplas redes de diamante, todos penetrando uns nos outros, bloqueando assim os poros. "Então, desenvolvemos um novo conceito para montagem ZMOF usando clusters polinucleares como rígidos, unidades de construção direcionais e bloqueadas, "Eddaoudi diz.

p Em vez de um simples tetraedro de metal único como o bloco de construção principal, a equipe usou clusters polinucleares expandidos nos quais cada aresta e canto do tetraedro original são substituídos por uma nova face - um conceito geométrico conhecido como cantelação. Como resultado, a ligação simples que liga os dois tetraedros na estrutura original é substituída por três ligações, travando a estrutura em uma orientação específica.

p Como a equipe havia planejado, os blocos de construção bloqueados geraram um ZMOF com uma "sodalita", ao invés de um diamante, estrutura. "A topologia da sodalita não tem espaço para interpenetração, "diz Vincent Guillerm, um cientista pesquisador sênior da equipe. Os poros sod-ZMOF resultantes mediam até 43 angstroms de diâmetro, o maior já relatado para um ZMOF.

p "Nosso trabalho prova que essas estruturas desafiadoras podem ser acessadas por meio de nosso design inovador, "Eddaoudi diz." A aplicação dessa estratégia para construir outros ZMOFs agora está em andamento. "