Protonación cooperativa positiva de un marco metálico-orgánico: fluorescencia sensible al pH y conducción de protones

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La unión cooperativa positiva es crucial para el diseño molecular sensible, pero poco explorada en los marcos sensoriales metal-orgánicos (MOF).
• Los MOF ofrecen propiedades sintonizables para aplicaciones de separación y detección de gases.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la protonación cooperativa positiva en un MOF por primera vez.
• Para investigar la respuesta del pH resultante en la fluorescencia y la conductividad de protones.

Principales métodos:

• Sintetizó un MOF hidrolíticamente estable utilizando racimos de Zr-O y enlaces de tetracarboxilato a base de bipiridil.
• Caracterizó la fluorescencia y la conductividad de protones dependientes del pH del MOF.
• Analizó el mecanismo de protonación cooperativa usando el coeficiente de Hill.

Principales resultados:

• El MOF exhibió dos transiciones de fluorescencia sincrónicas y abruptas (apagado y encendido) con un coeficiente de Hill de 1,6, lo que indica una protonación cooperativa.
• Se observó un cambio de color visual debido a la conmutación desencadenada por protones entre emisiones duales.
• La conductividad de los protones aumentó abruptamente en dos órdenes de magnitud a pH bajo debido a la protonación cooperativa.

Conclusiones:

• Este trabajo presenta el primer ejemplo de protonación cooperativa en MOF, que conduce a una fluorescencia y conductividad de protones altamente sensibles al pH.
• Los hallazgos ofrecen nuevos conocimientos sobre la cooperación vinculante en MOF, allanando el camino para materiales fluorescentes y conductores de protones avanzados.