La expansión de la 'ventana de flexibilidad' de la zeolita ofrece a la ciencia de los materiales un mayor control sobre el diseño y la designación de estructuras organometálicas (MOF) por sus propiedades catalíticas. introduciendo nuevas aplicaciones.

Investigadores basados ​​en el trabajo realizado por el proyecto financiado por la UE, GROWMOF (Modelado de autoensamblaje MOF, crecimiento de cristales y formación de película delgada), han utilizado con éxito simulaciones moleculares para comprender mejor la estructura del aluminosilicato de zeolita.

Estos conocimientos serán valiosos para los esfuerzos que se están realizando para diseñar versiones sintéticas 'hipotéticas', destinado a ofrecer una gama más amplia de aplicaciones de ciencia de materiales para estos excelentes catalizadores, llenando un vacío en el mercado.

La 'ventana de flexibilidad'

Una zeolita es un tipo especial de roca que puede atrapar agua en su interior y está asociada con 200 minerales. Aluminosilicato de zeolita, hasta ahora ha proporcionado a la química catalizadores útiles, permitiendo una amplia gama de productos, desde procesadores químicos industriales hasta arena para gatos.

Mientras que la estructura tetraédrica de las zeolitas crea la forma perfecta, área de superficie y actividad química para catalizadores efectivos, su adopción industrial se ve obstaculizada por la escasa variedad de marcos disponibles. Se ha realizado mucha investigación en la generación de millones de nuevas versiones hipotéticas para ser sintetizadas, pero el éxito hasta ahora ha sido limitado.

El equipo, publicar en 'Royal Society Publishing', exploró la llamada 'ventana de flexibilidad', mediante el cual la estructura de la zeolita permite a los científicos cierto grado de manipulación atómica, manteniendo intacta la estructura general. Investigaciones anteriores habían indicado que este fenómeno está presente en casi todas las zeolitas naturales conocidas, la única excepción es goosecreekite. Al mismo tiempo, es poco común en las estructuras hipotéticas creadas por científicos, sugerir su existencia haría de ese hipotético un buen candidato para la síntesis.

Ofreciendo esperanza para la ubicación de candidatos más prometedores, los investigadores adoptaron técnicas de simulación para demostrar que el uso de restricciones más suaves en la manipulación de las partes de la 'barra' de la estructura tetraédrica de la zeolita, podría abrir la ventana de la flexibilidad, alrededor de los sitios de aluminio. Usando esta técnica, el equipo incluso pudo encontrar evidencia de una ventana de flexibilidad en goosecreekite.

Avanzando la ciencia de los materiales

El estudio complementa la reciente investigación del equipo sobre la flexibilidad y el contenido extramarco en faujasite. Adicionalmente, se basa en su trabajo para ampliar la metodología del software de simulación geométrica para comprender mejor los marcos organometálicos (MOF). Los MOF son estructuras tridimensionales con esquinas metálicas y enlazadores de moléculas orgánicas y se consideran uno de los desarrollos más interesantes en la ciencia de los materiales nanoporosos. ya que ofrecen una gama casi infinita de combinaciones de materiales. Las aplicaciones propuestas por GROWMOF incluyen la separación de gases y la administración de fármacos.

GROWMOF se creó con el entendimiento de que para que los MOF alcancen su potencial, se requería más previsibilidad en su síntesis, junto con una mejor apreciación de las propiedades del material resultante, así como de la ruta completa desde el ensamblaje molecular hasta el crecimiento de cristales y la formación de películas delgadas.

Con este fin, Este último estudio demuestra claramente que la simulación geométrica para estructuras de armazón puede extenderse más allá de su cometido original de modelar sistemas de sílice (SiO2). Los investigadores confían en que el trabajo podría transformar fundamentalmente nuestra comprensión de cómo se forman los MOF en una variedad de escalas de longitud. al tiempo que abre nuevas vías de investigación para la síntesis específica de MOF.