Transición de aislante a conductor de protones en un marco denso de metal orgánico

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química Química es la química.
• Física del estado sólido Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las estructuras metal-orgánicas (MOF) poseen estructuras flexibles susceptibles a las transiciones de fase bajo diversos estímulos.
• Comprender estas transiciones es clave para diseñar materiales receptivos.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la conductividad de protones de un MOF denso, ((CH3) 2NH2) 2 [Li2Zr ((C2O4) 4], bajo humedad.
• Para dilucidar los cambios estructurales asociados con las variaciones de conductividad.

Principales métodos:

• Mediciones de conductividad de un solo cristal.
• Análisis de la función de difracción de rayos X y de la distribución de pares de rayos X. Análisis de la función de difracción de rayos X y de la distribución de pares de rayos X.
• Estudios de transformación estructural inducida por la humedad.

Principales resultados:

• Un aumento abrupto y reversible en la conductividad de protones (de <10−9 a 3,9 × 10−5 S/cm) a 17 °C tras la exposición a la humedad.
• Hidratación topotáctica que conduce a estructuras cristalinas distintas con creciente contenido de agua.
• Reorganización irreversible de iones de Li y coordinación por las moléculas de agua.

Conclusiones:

• La conductividad de los protones en este MOF está fuertemente acoplada a las transformaciones estructurales reversibles impulsadas por la humedad.
• Las moléculas de agua coordinadas con iones Li actúan como fuentes de protones, mientras que las moléculas de agua absorbidas sirven como portadores de protones.
• Este MOF demuestra el potencial para aplicaciones de conducción de protones sensibles a la humedad.