Evaluación experimental y teórica de la estabilidad de los polimorfos MOF verdaderos explica sus interconversiones...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• Las estructuras metálicas orgánicas (MOF) son materiales porosos versátiles con propiedades ajustables.
• La comprensión de los factores que rigen la estabilidad de los polimorfos MOF es crucial para su síntesis y aplicación específicas.
• Los MOF isocompositivos, o polimorfos verdaderos, comparten la misma composición química pero difieren en estructura y propiedades.

Objetivo del estudio:

• Evaluar experimentalmente y teóricamente cómo la estructura del ligando y la topología del marco influyen en las estabilidades relativas de los MOF isocompositivos.
• Investigar la estabilidad termodinámica de las estructuras de imidazolato zeolítico de zinc (ZIF) con diferentes sustituyentes y topologías de ligandos.
• Para correlacionar la densidad y la estabilidad de MOF con la estructura del ligando y la topología del marco.

Principales métodos:

• Se utilizó calorimetría de solución para medir la estabilidad termodinámica de los polimorfos ZIF.
• Para la evaluación teórica se utilizaron cálculos de la teoría funcional de la densidad periódica (DFT, por sus siglas en inglés).
• Se analizaron dos familias de ZIF basadas en enlaces de 2-metil- y 2-etilimidazolato.

Principales resultados:

• Se observó una correlación directa entre la estabilidad termodinámica medida y la densidad de los polimorfos ZIF.
• Se encontró que los sustituyentes de ligandos tienen un efecto pronunciado en la estabilidad de los ZIF.
• Las síntesis mecanoquímicas y las transformaciones de ZIF se alinean con la regla de etapas de Ostwald, favoreciendo fases más densas y estables.

Conclusiones:

• La estructura del ligando y la topología del marco son determinantes clave de la estabilidad polimórfica de MOF.
• El aumento de la densidad en MOFs se correlaciona con una mayor estabilidad termodinámica.
• Las transformaciones de MOF en condiciones mecanoquímicas avanzan hacia estructuras termodinámicamente favorecidas y más densas.