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Estructuras metalorgánicas (MOF)

1995
  • Omar M. Yaghi
  • Gérard Férey
  • Susumu Kitagawa
Investigador que analiza marcos metal-orgánicos cristalinos en un laboratorio.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Las estructuras metal-orgánicas (MOF) son materiales cristalinos porosos construidos a partir de nodos que contienen metales (unidades de construcción secundarias, SBU) y ligandos orgánicos, conocidos como enlazadores. Estos componentes se autoensamblan en polímeros de coordinación extendidos, unidimensionales, bidimensionales o tridimensionales. La elección del metal y del enlazador determina la topología, el tamaño de los poros y la funcionalidad química de la estructura resultante, lo que permite un alto grado de adaptación a aplicaciones específicas.

The fundamental concept of MOFs revolves around the principles of coordination chemistry and crystal engineering. The metal nodes, often metal ions or clusters like the paddlewheel dinuclear units or the iconic Zn4O(CO2)6 cluster, act as connection points, defining the vertices of a network. The organic linkers, typically multidentate ligands such as carboxylates, imidazolates, or pyridines (e.g., terephthalic acid), bridge these nodes to form the edges of the framework. This modular ‘building block’ approach, termed reticular chemistry, allows for the rational design of materials with predetermined structures and properties.

El proceso de autoensamblaje suele estar impulsado por termodinámica El control, a menudo bajo condiciones solvotérmicas, da lugar a materiales cristalinos altamente ordenados. Las estructuras resultantes se caracterizan por una porosidad permanente, con huecos y canales internos que se vuelven accesibles a las moléculas huésped tras la eliminación de las moléculas de disolvente utilizadas durante la síntesis. La naturaleza del enlace de coordinación metal-ligando es crucial; debe ser lo suficientemente fuerte como para formar una estructura estable, pero a menudo lo suficientemente reversible como para permitir la reparación de defectos y la cristalización. Esta combinación única de componentes orgánicos e inorgánicos dentro de un único material cristalino distingue a los MOF de los materiales porosos tradicionales como las zeolitas (puramente inorgánicas) o los carbones activados (carbono amorfo), ofreciendo una diversidad química y estructural sin precedentes.

UNESCO Nomenclature: 2203
- Química inorgánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • coordination chemistry principles established by alfred werner
  • zeolita y la ciencia de los materiales porosos
  • crystal engineering concepts developed by gerhard schmidt
  • supramolecular chemistry principles
  • prussian blue and hofmann clathrates as early coordination polymers

Aplicaciones

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • wearable sensors for detecting airborne toxins
  • smart textiles with integrated mofs for passive cooling
  • self-healing materials where mofs release repair agents upon damage
  • atmospheric water harvesting devices for arid regions
  • biomimetic mof-based enzymes for industrial processes
  • targeted cancer therapy using mofs as drug carriers
  • next-generation battery electrodes with enhanced ion transport
  • photocatalytic systems for splitting water into hydrogen and oxygen
  • membranes for highly efficient desalination
  • scaffolds for tissue engineering and regenerative medicine
Related to: metal-organic framework, MOF, coordination polymer, secondary building unit, SBU, organic linker, porous material, self-assembly, reticular chemistry, crystal engineering.

Contexto histórico

Estructuras metalorgánicas (MOF)

1986
1990
1993-01-01
1995
2000
2004
1986
1986
1991
1994
1997
2002
2015-09-14

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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