Existe una necesidad urgente de controlar los materiales a nivel molecular para fabricar "materiales a pedido". Se está desarrollando una estrategia para desarrollar tales materiales en química reticular, derivado de la traducción latina "retículo" como "que tiene la forma de una red". La estrategia vincula unidades de construcción discretas (moléculas y grupos) a través de enlaces para formar estructuras cristalinas grandes y extendidas. Las estructuras metalorgánicas (MOF) son la clase de materiales más prominente en el ámbito de la química reticular. Tan cristalino Las estructuras extendidas se construyen uniendo grupos polinucleares inorgánicos conocidos como unidades de construcción secundaria (SBU) y enlazadores orgánicos a través de enlaces fuertes.

Las últimas dos décadas han sido testigos de un crecimiento explosivo en el campo de los MOF, con más de 84, 185 estructuras MOF documentadas en el Cambridge Crystallographic Data Center. Una colección de artículos sobre la síntesis, La estructura y aplicación de los MOF se sigue publicando todos los años. El enfoque SBU ha avanzado la química MOF como el contribuyente más significativo al rápido desarrollo observado en el campo. Muchas síntesis de MOF, Las investigaciones y aplicaciones se derivan del enfoque SBU. Ahora revisando el campo de la química MOF para Avances de la ciencia , Markus Kalmutzki, Nikita Hankel y Omar M. Yaghi, recientemente galardonados con el premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas, consideran la historia de los MOF y sus aplicaciones que han surgido a través del enfoque SBU.

Las estructuras organometálicas (MOF) son una clase fascinante de materiales altamente porosos. Están compuestos estructuralmente de iones / grupos metálicos y enlazadores orgánicos para una diversidad funcional prometedora en una variedad de campos. Las propiedades incluyen su cristalinidad única, porosidad sintonizable y diversidad estructural. El rendimiento de los MOF se destacó en diversas aplicaciones como el almacenamiento de gas, detección de catálisis y administración de fármacos. En particular, Las SBU juegan un papel importante en la absorción de vapor, como se informó con alta absorción de agua. La diversidad estructural de los MOF depende de las SBU y se proyecta un trabajo futuro para aplicaciones industriales, incluida la absorción y separación de gases, recolectando agua del aire, bioimagen y terapéutica.

Por diseño, nodos de racimo polinucleares, también conocido como SBU, son capaces de impartir (1) estabilidad termodinámica a través de fuertes enlaces covalentes y (2) estabilidad mecánica / arquitectónica mediante fuertes enlaces direccionales que pueden bloquear la posición de los centros metálicos en estructuras metal-orgánicas. Esta propiedad contrasta con las de los nodos metálicos individuales inestables y no direccionales que formaron enlaces débiles con enlazadores donantes orgánicos neutrales.

En contraste con el método impredecible de la química orgánica sintética tradicional donde existe poca o ninguna correlación entre la estructura de los materiales de partida y los productos, Existe una mayor previsibilidad en la química MOF, ya que están diseñados con topologías predeterminadas. En el proceso sintético, Se determinan las unidades químicas de construcción necesarias para construir la red seleccionada. La diversidad estructural observada en la química MOF se origina en una amplia variedad de geometrías SBU disponibles; Se pueden diseñar estructuras específicas eligiendo unidades de construcción de forma y tamaño adecuados.

Luego, los autores detallaron diversos métodos de síntesis de MOF, su complejidad, estructuras químicas y aplicaciones que se originaron a partir de unidades de construcción secundarias durante el desarrollo de MOF. En la práctica, Los MOF se pueden utilizar para el almacenamiento y la separación de gases con implicaciones específicas para separar el dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero para la sostenibilidad ambiental. Las estructuras orgánicas metálicas también pueden formar catalizadores heterogéneos versátiles para transformaciones orgánicas eficientes, utilizarse como sensores luminiscentes y en la administración de carga de fármacos para la terapia del cáncer.

Las aplicaciones en diversos campos fueron habilitadas por la porosidad inherente a los MOF, hecho posible por el enfoque SBU. La naturaleza química inherente a los MOF y SBU que llevaron al desarrollo de las propiedades de adsorción, Luego, la separación y la catálisis se analizaron más a fondo dentro de la revisión. La accesibilidad del espacio poroso dentro de estructuras de marco abierto permitió las aplicaciones observadas para MOF en diferentes campos. La base de los MOF está relacionada con la capacidad de manipular la materia con una precisión que antes solo se conocía en la química molecular bien establecida.

La cristalinidad y la porosidad del marco se conservó por completo durante la construcción, conduciendo al desarrollo de "cristales como moléculas". La introducción del enfoque SBU fue un punto de inflexión que permitió la extensión de la química de precisión de complejos moleculares y polímeros a estructuras 2-D y 3-D, diseñar estructuras racionales utilizando unidades funcionales de construcción. Los avances recientes en el campo de la síntesis de MOF confirman el potencial de traducir las propiedades de las unidades funcionales de construcción en un marco estructural. Tales propiedades incluyen carácter óptico lineal y no lineal, magnetismo, conductividad y catálisis. Los avances recientes en química computacional también pueden ayudar a comprender las propiedades de los materiales y predecir las estructuras que se pueden construir con el personaje objetivo.

La complejidad y la heterogeneidad se pueden integrar dentro de los MOF como se propuso recientemente, explorar y analizar su impacto en la estructura y en las propiedades resultantes, en el futuro. Tanto la complejidad como la heterogeneidad permiten ampliar aún más el alcance de las estructuras, proporcionando acceso a materiales con gran potencial para un mayor rendimiento. El control de la distribución espacial de diferentes funcionalidades orgánicas e iones metálicos puede conducir al diseño de secuencias dentro o a lo largo de la columna vertebral de MOF. Los arreglos espaciales esperados se pueden lograr integrando múltiples SBU con patrones de unión específicos directamente en la formación del marco para un solo material, o mediante métodos post-sintéticos. La realización de esta visión puede dar lugar a materiales específicos de secuencia diseñados en MOF para llevar a cabo las funciones previstas. La introducción de la SBU marca un punto de inflexión en el desarrollo de la química MOF y seguirá desempeñando un papel clave en su desarrollo futuro para acceder a estructuras novedosas. propiedades y aplicaciones.

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