La integración de estructuras organometálicas (MOF) y otras nanopartículas metálicas ha llevado cada vez más a la creación de nuevos materiales multifuncionales. Muchos investigadores han integrado MOF con otras clases de materiales para producir nuevas estructuras con propiedades sinérgicas.

A pesar de que hay más de 70, 000 colecciones de MOF sintetizados que se pueden utilizar como bloques de construcción, La naturaleza precisa de la interacción y la unión en la interfaz entre los dos materiales aún se desconoce. La pregunta es cómo clasificar los pares correctos de 70, 000 MOF.

Un estudio algorítmico publicado en Comunicaciones de la naturaleza por un equipo de investigación de KAIST presenta una pista para encontrar los pares perfectos. El equipo, dirigido por el profesor Ji-Han Kim del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular, desarrolló un enfoque computacional y experimental conjunto para diseñar racionalmente MOF @ MOF, un compuesto de MOF donde un MOF se cultiva en un MOF diferente.

El equipo del profesor Kim, en colaboración con UNIST, señaló que el nodo metálico de un MOF puede unirse de manera coordinada con el enlazador de un MOF diferente y que las configuraciones de interfaz emparejadas con precisión a niveles atómicos y moleculares pueden mejorar la probabilidad de sintetizar MOF @ MOF.

Examinaron miles de MOF e identificaron pares de MOF óptimos que pueden conectarse sin problemas entre sí aprovechando el hecho de que el nodo metálico de un MOF puede formar enlaces de coordinación con los enlazadores del segundo MOF. Seis pares predichos a partir del algoritmo computacional se convirtieron con éxito en monocristales.

Este flujo de trabajo computacional puede extenderse fácilmente a otras clases de materiales y puede conducir a la rápida exploración del campo de los MOF compuestos para el desarrollo acelerado de materiales. Aún más, el flujo de trabajo puede mejorar la probabilidad de sintetizar MOF @ MOF en forma de grandes cristales individuales, y así demostró la utilidad de diseñar racionalmente los MOF @ MOFs.

Este estudio es el primer algoritmo para predecir la síntesis de MOF compuestos, a su leal saber y entender. El profesor Kim dijo:"La cantidad de pares predichos puede aumentar aún más con la coincidencia de celosía 2-D más general, y vale la pena investigarlo en el futuro ".