Enclatramiento y confinamiento de pequeños gases por el sólido molecular intrínsecamente poroso 0D, Me,H,SiMe2

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química supramolecular
• Ingeniería de Cristal

Sus antecedentes:

• Los cavitandos son anfitriones moleculares con cavidades pre-organizadas.
• El diseño de materiales porosos con inclusión ajustable de invitados es un desafío clave.
• La comprensión de las interacciones huésped-anfitrión es crucial para el almacenamiento selectivo de gas.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la porosidad intrínseca de la cavidad molecular y el Me,H,SiMe2.
• Para explorar las capacidades de enclatramiento de gas y la selectividad de Me,H,SiMe2.
• Para aclarar los factores que rigen el alojamiento de gases y la estabilidad cinética dentro de los poros del cavitand.

Principales métodos:

• Difracción de rayos X de cristal único para la determinación de la estructura de los clatratos.
• Análisis gravimétrico térmico (TGA) para determinar la estabilidad cinética.
• Preparación y caracterización de más de 20 clatratos gas@Me,H,SiMe2.
• Transformaciones de cristal único a cristal único (SC → SC) para la eliminación de invitados.

Principales resultados:

• Me,H,SiMe2 posee poros 0D intrínsecos estables (aprox. 28 Å3) con capacidad para acoger huéspedes.
• Se sintetizaron y caracterizaron estructuralmente más de 20 clatratos isostruturales con diversos gases pequeños.
• El enclatramiento de gas es altamente selectivo, dependiendo del tamaño del huésped y la interacción con el entorno de los poros.
• Se observó la eliminación de huéspedes SC → SC para varios clatratos, que a menudo requieren temperaturas elevadas.
• Se cuantificaron las velocidades lentas de absorción de gases (de semanas a meses), ajustando un modelo de difusión en 3D, lo que indica una baja permeabilidad del gas.

Conclusiones:

• Me,H,SiMe2 es un material molecular estable y poroso adecuado para el confinamiento selectivo de gases.
• Los poros 0D ofrecen información sobre la selectividad del huésped, el alojamiento y la estabilidad cinética.
• El material presenta una cinética de intercambio de gases excepcionalmente lenta, lo que permite estudios cuantitativos de los procesos de sorción.
• Este trabajo avanza en la comprensión de la inclusión de invitados en materiales porosos moleculares.