(PhysOrg.com) - Los científicos de la Universidad de Glasgow han ideado un 'juego de herramientas LEGO' molecular que se puede utilizar para ensamblar una gran cantidad de compuestos químicos nuevos y funcionales.

Usando moléculas como bloques de construcción, han podido construir un andamio molecular basado en cubos de almacenamiento diminutos (nanoescala). Esta nueva "ruta del diseñador" abre la puerta a muchos compuestos nuevos que, potencialmente, pueden actuar como sensores de iones, dispositivos de almacenamiento, y catalizadores del futuro.

Los investigadores del Departamento de Química crearon estructuras basadas en cubos huecos a partir de polioxometalatos (POM), compuestos complejos hechos de átomos de metal y oxígeno, que se unen como ladrillos LEGO, lo que significa que se puede desarrollar una amplia gama de arquitecturas bien definidas con gran facilidad.

Los investigadores eligieron una molécula de polioxometalato "en forma de rueda", que contiene un agujero de 1 nanómetro de ancho, que actúa como una "ventana" a la molécula. Los compuestos cíclicos se autoensamblan en agua para formar hermosos monocristales cúbicos.

Las "ventanas" de los bloques de construcción en forma de anillo conducen a poros internos muy grandes, lo que significa que estos nuevos compuestos pueden actuar eficazmente como cajas de almacenamiento de iones y moléculas pequeñas.

Las arquitecturas químicas bien definidas son esenciales para muchos materiales funcionales; por lo tanto, los marcos de POM muy grandes podrían usarse como celdas de combustible de iones, baterías sensores, catalizadores y otras nuevas nanotecnologías.

Profesor Lee Cronin, Cátedra Gardiner de Química, quien dirigió el estudio, dijo:"La capacidad de construir estructuras inorgánicas muy robustas al estilo de LEGO es una gran ayuda para los químicos, presenta muchas aplicaciones potenciales ".

En el compuesto informado, Los iones de manganeso unen las moléculas en forma de rueda para formar el andamio molecular. Los iones de litio y potasio cargados positivamente también se incorporan en la estructura para equilibrar la carga negativa transportada por los iones de óxido metálico en la rueda de POM. Los propios marcos también se pueden "ajustar" cambiando la carga de los iones de manganeso.

Los aspectos de detección molecular de este nuevo material están relacionados con los iones de potasio y litio, que se asientan holgadamente en las cavidades del marco. Estos pueden ser desplazados por otros iones cargados positivamente, como metales de transición o pequeñas moléculas orgánicas, dejando al mismo tiempo la estructura intacta.

Estas características destacan algunos de los muchos usos y aplicaciones potenciales de los marcos POM, pero su aplicación principal es su uso como catalizadores, una molécula que se utiliza para iniciar o acelerar una reacción química haciéndola más eficiente. rentable y respetuoso con el medio ambiente.

El profesor Cronin añadió:"Aunque los catalizadores son de gran importancia industrial, muchos de los catalizadores que se utilizan hoy en día en la industria siguen siendo caros y están "sucios", creando desechos dañinos para el medio ambiente ".

“Nuestra investigación se centra en el diseño y síntesis de arquitecturas moleculares funcionales a nanoescala que se pueden utilizar como catalizadores industriales que son más eficientes energéticamente y respetuosos con el medio ambiente que los materiales actuales”.

"Los marcos modulares extendidos que incorporan bloques de construcción inorgánicos como estos representan una nueva clase de materiales ajustables con 'sitios activos' diseñados para responder a la inclusión de los huéspedes".

“Con una gran variedad de moléculas de rueda POM disponibles, Se requieren más estudios para construir esta familia de materiales basados ​​en el proceso de diseño general que se ha establecido. Pero además nuestro objetivo es investigar el catalizador, capacidades de detección e intercambio de invitados con más detalle ".

La investigación se informa en la última edición de la revista. Química de la naturaleza .