La compresibilidad lineal negativa inusual y sintonizable en el marco metálico-orgánico MFM-133 (M = Zr, Hf)

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La cristalografía
• Química

Sus antecedentes:

• Las estructuras orgánicas metálicas (MOF) son materiales porosos cristalinos con diversas aplicaciones.
• La compresibilidad lineal negativa (NLC) es un fenómeno raro en el que un material se contrae en una dirección bajo presión hidrostática.
• La comprensión de NLC en MOF es crucial para el diseño de materiales con respuestas mecánicas a medida.

Objetivo del estudio:

• Investigar el comportamiento estructural bajo alta presión de los MOF isostruturales, MFM-133 ((Zr) y MFM-133 ((Hf).
• Confirmar y aclarar el mecanismo de compresibilidad lineal negativa (NLC) en estos materiales.
• Demostrar la capacidad de ajuste del NLC variando el componente metálico en los MOF.

Principales métodos:

• Se empleó difracción de rayos X monocristalino de alta presión para analizar las estructuras cristalinas.
• Se sintetizaron los MOF isostruturales, MFM-133 ((Zr) y MFM-133 ((Hf), que incorporan el ligando TCHB.
• Se analizaron los cambios estructurales bajo compresión para comprender el mecanismo de NLC.

Principales resultados:

• Tanto el MFM-133 ((Zr) como el MFM-133 ((Hf) muestran una compresibilidad lineal negativa (NLC) a lo largo del eje c.
• Un mecanismo tridimensional para vinos impulsa el NLC, causando la distorsión octaédrica de la jaula bajo presión.
• MFM-133 ((Hf) mostró un mayor grado de NLC en comparación con MFM-133 ((Zr).

Conclusiones:

• La propiedad NLC en los MOF isostruturales se puede ajustar efectivamente cambiando el ion metálico (Zr vs. Hf).
• Este ajuste se logra sin alterar la topología o la estructura general del marco.
• Este estudio proporciona una nueva estrategia para el diseño de MOF con propiedades mecánicas controlables.