En un estudio publicado en la revista Nature , el equipo de investigación utilizó elementos no metálicos abundantes y económicos, como iones de cloruro, para diseñar estructuras porosas orgánicas no metálicas (N-MOF).

Los nuevos materiales ofrecen una alternativa a las estructuras organometálicas (MOF), una clase de materiales cristalinos porosos compuestos de metales conectados por compuestos enlazadores orgánicos.

Hasta ahora se han descubierto más de 95.000 MOF con una amplia gama de aplicaciones en campos como la catálisis, la separación de gases y el almacenamiento de energía.

Los nuevos materiales de estructura porosa libres de metales aún no se han explorado por completo, pero ya se han mostrado prometedores para la captura de yodo, que es importante en la industria nuclear. Otras áreas de aplicaciones podrían incluir conducción de protones, catálisis, captura de agua y almacenamiento de hidrógeno.

El equipo de investigación cree que en el futuro debería ser posible ampliar la estrategia a materiales en los que los enlaces orgánicos estén conectados por iones formados por otros elementos no metálicos comunes, como nitrógeno, oxígeno y azufre.

La investigación se basó en la experiencia complementaria en el descubrimiento de nuevos materiales y robótica de la Universidad de Liverpool junto con la experiencia en modelado computacional de la Universidad de Southampton.

El profesor Andrew Cooper del Departamento de Química y Fábrica de Innovación de Materiales de la Universidad de Liverpool en Liverpool dijo:"Este trabajo abre una gama de posibilidades. Nuestro enfoque utiliza aniones no metálicos como nodos para construir estructuras en lugar de cationes metálicos en los MOF. Hay Hay más aniones disponibles que metales en la tabla periódica, por lo que el espacio para buscar nuevos materiales es enorme."

Sin embargo, existe un problema de larga data:los nodos metálicos en los MOF dirigen la estructura del marco, como si fueran juntas en un andamio. Estas juntas tienen una geometría predecible que permite diseñar MOF para aplicaciones específicas. Este enfoque de "Lego molecular" no funciona con sales no metálicas porque las interacciones son mucho menos direccionales.

El profesor Graeme Day de la Facultad de Química de la Universidad de Southampton dijo:"Guiamos el descubrimiento de estos materiales utilizando un método computacional llamado predicción de la estructura cristalina".

"Esto nos permite predecir qué sales no metálicas formarán estructuras porosas estables y cuáles no, y anticipar la estructura cristalina precisa antes del trabajo experimental. No tenemos que asumir una geometría específica para las uniones en el marco, que es un principio fundamental en la química MOF."

La investigación forma parte de un programa de investigación más amplio que tiene como objetivo redefinir la forma en que descubrimos nuevos materiales combinando técnicas emergentes en predicción computacional, inteligencia artificial y robótica.