Modulación de las transiciones líquido-líquido y la formación de vidrio en marcos de imidazolatos zeolíticos mediante...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los marcos metálico-orgánicos (MOF) son cruciales para crear vidrios fundidos, pero pocos MOF pueden fundirse en formas vidriosas estables.
• El comportamiento de la fase líquida de los MOF es esencial para su procesamiento y aplicación, sin embargo, sigue siendo poco explorado debido a los limitados MOF de fusión.

Objetivo del estudio:

• Síntesis y caracterización de nuevos marcos de imidazolatos zeolíticos cianofuncionalizados (ZIF) derivados del ZIF-4.
• Investigar el comportamiento de fusión a baja temperatura y la formación de vidrio de estos ZIF funcionalizados.
• Para explorar los fenómenos únicos de transición líquido-líquido y el poliamorfismo en estos vasos basados en MOF.

Principales métodos:

• Síntesis mecanoquímica y solvotermal de derivados de ZIF-4 que incorporan enlaces de imidazolato cianofuncionalizados (CNim- y dCNim-).
• Análisis térmico (por ejemplo, calorimetría de barrido diferencial) para determinar los puntos de fusión y las temperaturas de transición al vidrio.
• Variación sistemática de la composición de los enlaces para estudiar las relaciones estructura-propiedad.

Principales resultados:

• Síntesis exitosa de derivados de ZIF-4 con enlaces ciano-funcionalizados, permitiendo la fusión a baja temperatura (por debajo de 310 °C).
• Formación de vidrios ZIF estables y microporosos con temperaturas de transición de vidrio excepcionalmente bajas (alrededor de 250 °C) y alta resistencia a la recristalización.
• Observación del colapso del marco exotérmico y las transiciones líquido-líquido (fases líquidas de baja densidad a alta densidad), un fenómeno único para estos y los MOF ZIF-4 convencionales.

Conclusiones:

• La ciano-funcionalización reduce significativamente el punto de fusión y la temperatura de transición de vidrio de los ZIF, facilitando la formación de vidrio.
• Las transiciones líquido-líquido observadas destacan la naturaleza poliamórfica de estos vidrios MOF, ofreciendo información sobre su comportamiento termodinámico.
• Este trabajo proporciona una vía para diseñar MOFs fundibles con porosidad ajustable y viscosidad líquida, expandiendo el alcance de las aplicaciones de MOF.