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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.

El concepto fundamental de los MOF gira en torno a los principios de la química de coordinación y la ingeniería cristalina. Los nodos metálicos, a menudo iones metálicos o clusters como las unidades dinucleares de paletas o el icónico cluster Zn4O(CO2)6, actúan como puntos de conexión, definiendo los vértices de una red. Los enlazadores orgánicos, normalmente ligandos multidentados como carboxilatos, imidazolatos o piridinas (por ejemplo, ácido tereftálico), unen estos nodos para formar los bordes de la estructura. Este enfoque modular de ‘bloques de construcción’, denominado química reticular, permite el diseño racional de materiales con estructuras y propiedades predeterminadas.

The self-assembly process is usually driven by thermodynamic control, often under solvothermal conditions, leading to highly ordered, crystalline materials. The resulting structures are characterized by permanent porosity, with internal voids and channels that become accessible to guest molecules after the removal of solvent molecules used during synthesis. The nature of the metal-ligand coordination bond is crucial; it must be strong enough to form a stable framework but often reversible enough to allow for defect healing and crystallization. This unique combination of organic and inorganic components within a single crystalline material distinguishes MOFs from traditional porous materials like zeolites (purely inorganic) or activated carbons (amorphous carbon), offering unparalleled chemical and structural diversity.

UNESCO Nomenclature: 2203
- Química inorgánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • coordination chemistry principles established by alfred werner
  • zeolite and porous material science
  • crystal engineering concepts developed by gerhard schmidt
  • supramolecular chemistry principles
  • prussian blue and hofmann clathrates as early coordination polymers

Aplicaciones

  • gas storage (hydrogen, methane)
  • captura de carbono
  • heterogeneous catalysis
  • chemical separations and purification
  • drug delivery systems
  • chemical sensing

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: marco metal-orgánico, MOF, polímero de coordinación, unidad de construcción secundaria, SBU, enlazador orgánico, material poroso, autoensamblaje, química reticular, ingeniería cristalina.

Contexto histórico

Estructuras metalorgánicas (MOF)

1986
1986
1991
1995
2000
2004
1985
1986
1990
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)

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