Estructura y sintetizabilidad de las estructuras metálicas orgánicas de hierro-azufre

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Ciencias computacionales

Sus antecedentes:

• Las estructuras metal-orgánicas basadas en azufre (MOF) y los polímeros de coordinación (CP) son materiales híbridos avanzados.
• Estos materiales exhiben propiedades magnéticas, conductoras y catalíticas prometedoras para la electrocatálisis y el almacenamiento de energía.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un protocolo de cribado virtual de alto rendimiento para predecir la sintetizabilidad de los MOF/CP de metal-azufre.
• Identificar estructuras termodinámicamente estables basadas en el racimo de metales, el enlace, el catión y las condiciones sintéticas.

Principales métodos:

• Utilizó la integración termodinámica mecánica clásica de todos los átomos para calcular las energías libres.
• Estructuras refinadas de baja energía libre utilizando la teoría funcional de densidad ab initio.
• Funciones de distribución de pares calculadas y patrones de difracción de rayos X de polvo para guiar la validación experimental.

Principales resultados:

• Valida el enfoque computacional a través de predicciones retrospectivas de estructuras estables sintetizadas experimentalmente.
• Se predijo y sintetizó experimentalmente un nuevo 1D CP, Fe4S4-BDT-TPP, que comprende un grupo Fe4S4 redox-activo, un enlazador BDT y un catión TPP.
• Confirmó la estructura de la cadena 1D usando difracción de electrones de microcristal.

Conclusiones:

• La tubería de cribado computacional desarrollada es una herramienta robusta y transferible para descubrir nuevos materiales porosos.
• La disponibilidad de código abierto de esta tubería acelerará la ingeniería de MOF y CP para diversas aplicaciones.