Jaulas mesoporosas en MOFs químicamente robustos creadas por un gran número de vértices con conectividad reducida

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las estructuras metálicas orgánicas (MOF) son materiales porosos con estructuras ajustables.
• El diseño de MOF con grandes cavidades internas es crucial para aplicaciones como la administración de medicamentos y la catálisis.
• El control del tamaño y la estabilidad de la jaula en los MOF sigue siendo un desafío importante.

Objetivo del estudio:

• Informar sobre la síntesis de dos nuevos MOF, MOF-818 y MOF-919, con jaulas mesoporosas sin precedentes.
• Investigar la relación entre las propiedades del enlace, la conectividad de los vértices y el tamaño de la jaula resultante en los MOF.
• Evaluar la estabilidad y las aplicaciones potenciales de los MOF sintetizados.

Principales métodos:

• Síntesis de MOF-818 y MOF-919 utilizando un enlazador orgánico ditópico (1H-pirazol-4-ácido carboxílico, H2PyC).
• Caracterización de las estructuras de los MOF, incluida la identificación de las jaulas mesoporosas (wuh, yys, liu) y sus dimensiones.
• Análisis sistemático de los determinantes del tamaño de la jaula (número de vértices y conectividad) en MOF y sistemas supramoleculares.

Principales resultados:

• Se sintetizaron con éxito dos MOF, MOF-818 y MOF-919, con porosidad permanente.
• Se identificaron tres nuevas jaulas mesoporosas (wuh, yys, liu) con diámetros de 3,8, 4,9 y 6,0 nm.
• La extensión del tamaño de la jaula es proporcional al número de vértices y inversamente relacionada con la conectividad de los vértices, siendo la conectividad [2-c, 3-c] óptima para jaulas grandes.
• La jaula más grande (liu) logró una proporción notable de tamaño de jaula a tamaño de enlace de 15.
• MOF-818 demostró estabilidad en un amplio rango de pH (2-12) y su jaula de aire puede acomodar biomoléculas como la vitamina B12 y la insulina.

Conclusiones:

• El estudio demuestra una estrategia para crear grandes jaulas mesoporosas en los MOF mediante el control de la conectividad de los vértices.
• Los MOF sintetizados exhiben una excelente estabilidad y potencial para encapsular grandes biomoléculas.
• Este trabajo proporciona información sobre el diseño racional de los MOF con tamaños de poro adaptados para aplicaciones avanzadas.