Гибкий металлоорганический каркас

Некоторые металлоорганические каркасы (MOF) демонстрируют большие структурные изменения в ответ на внешние стимулы , и такие модификации их структуры могут, в свою очередь, приводить к резким изменениям их физических и химических свойств. Такие реагирующие на стимулы MOF обычно называют гибкими металлоорганическими каркасами . ^[1] Их также можно назвать динамическими металлоорганическими каркасами , реагирующими на стимулы MOF, ^[2] многофункциональными MOF, ^[3] или мягкими пористыми кристаллами. ^[4]

Формально металлоорганический каркас представляет собой координационную сеть с органическими лигандами , содержащими потенциальные пустоты. Координационная сеть представляет собой координационное соединение, простирающееся через повторяющиеся координационные объекты в одном измерении , но с поперечными связями между двумя или более отдельными цепями, петлями или спиросвязями, или координационное соединение, простирающееся через повторяющиеся координационные объекты в двух или трех измерениях . Координационный полимер представляет собой координационное соединение с повторяющимися координационными объектами, простирающимися в одном, двух или трех измерениях. ^[6]

Обычно этот тип материала имеет четко определенную структуру, но иногда некоторые внешние стимулы могут влиять на его структуру, что приводит к другой структуре без нарушения общей сети. Различные внешние стимулы, такие как тепло , свет, растворитель , электрическое поле , магнитное поле и т. д., могут действовать на металлоорганический каркас, могут изменять его внутреннюю структуру и могут способствовать процессу трансформации. Эта структурная трансформация обычно происходит путем разрыва/создания связей, изменения координационного числа иона металла , изменения координационного режима лиганда, сжатия длины лиганда, замены растворителя, удаления растворителя и т. д. ^[7]

Одним из часто обсуждаемых примеров гибкого металлоорганического каркаса является семейство материалов MIL-53 ^[8], характеризующихся одномерными ромбовидными порами, которые могут расширяться или сжиматься при стимуляции, такой как адсорбция гостевых молекул (растворителя, воды, газов и т. д.), изменениях температуры и механическом давлении.

Ссылки

^ Шнееманн, А.; Бон, В.; Шведлер, И.; Сенковска, И.; Каскель, С.; Фишер, РА (2014-07-22). «Гибкие металлоорганические каркасы». Chemical Society Reviews . 43 (16): 6062– 6096. doi : 10.1039/C4CS00101J . ISSN 1460-4744. PMID 24875583.
^ Кудер, Франсуа-Ксавье (24 марта 2015 г.). «Отзывчивые металлоорганические каркасы и каркасные материалы: под давлением, принимая на себя удар, в центре внимания, с друзьями». Химия материалов . 27 (6): 1905–1916 . doi : 10.1021/acs.chemmater.5b00046 .
^ Сильва, Патрисия; Вилела, Сержио МФ; Томе, Жуан ПК; Алмейда Пас, Филипе А. (2015). «Многофункциональные металлоорганические каркасы: от научных исследований до промышленного применения». Обзоры химического общества . 44 (19): 6774–6803 . doi : 10.1039/C5CS00307E. hdl : 1854/LU-7140032 . ISSN 0306-0012. ПМИД 26161830.
^ Хорике, Сатоши; Симомура, Сатору; Китагава, Сусуму (23 ноября 2009 г.). «Мягкие пористые кристаллы». Природная химия . 1 (9): 695–704 . doi :10.1038/nchem.444. ISSN 1755-4349. ПМИД 21124356.
^ Хоу, Цзинвэй; Эшлинг, Кристофер В.; Коллинз, Шон М.; Крайнц, Андраж; Чжоу, Чао; Лонгли, Луис; Джонстон, Дункан Н.; Чатер, Филип А.; Ли, Шичунь; Куле, Мари-Ванесса; Ллевеллин, Филип Л. (12.06.2019). "Металлорганические каркасные кристаллостеклянные композиты". Nature Communications . 10 (1): 2580. doi :10.1038/s41467-019-10470-z. ISSN 2041-1723. PMC 6561910 . PMID 31189892.
^ Баттен, Стюарт Р.; Чампнесс, Нил Р.; Чен, Сяо-Мин; Гарсия-Мартинес, Хавьер; Китагава, Сусуму; Эрстрём, Ларс; О'Киф, Майкл; Су, Мёнхён Пайк; Ридейк, Ян (2012-04-02). «Координационные полимеры, металлоорганические каркасы и необходимость в руководствах по терминологии». CrystEngComm . 14 (9): 3001– 3004. doi :10.1039/C2CE06488J. hdl : 10045/33465 . ISSN 1466-8033.
^ Halder, Arijit; Ghoshal, Debajyoti (2018-03-05). «Структура и свойства динамических металлоорганических каркасов: краткие отчеты о кристаллических-кристаллических и кристаллических-аморфных превращениях». CrystEngComm . 20 (10): 1322– 1345. doi :10.1039/C7CE02066J. ISSN 1466-8033.
^ Луазо, Тьерри; Серр, Кристиан; Хугенар, Кларисс; Финк, Герхард; Толей, Фрэнсис; Анри, Марк; Батай, Тьерри; Ферей, Жерар (2004-03-19). "Обоснование большого дыхания пористого терефталата алюминия (MIL-53) при гидратации". Химия – Европейский журнал . 10 (6): 1373– 1382. doi :10.1002/chem.200305413. ISSN 0947-6539. PMID 15034882.

Смотрите также

[1] Шнееманн, А.; Бон, В.; Шведлер, И.; Сенковска, И.; Каскель, С.; Фишер, РА (2014-07-22). «Гибкие металлоорганические каркасы». Chemical Society Reviews . 43 (16): 6062– 6096. doi : 10.1039/C4CS00101J . ISSN 1460-4744. PMID 24875583.

[2] Кудер, Франсуа-Ксавье (24 марта 2015 г.). «Отзывчивые металлоорганические каркасы и каркасные материалы: под давлением, принимая на себя удар, в центре внимания, с друзьями». Химия материалов . 27 (6): 1905–1916 . doi : 10.1021/acs.chemmater.5b00046 .

[3] Сильва, Патрисия; Вилела, Сержио МФ; Томе, Жуан ПК; Алмейда Пас, Филипе А. (2015). «Многофункциональные металлоорганические каркасы: от научных исследований до промышленного применения». Обзоры химического общества . 44 (19): 6774–6803 . doi : 10.1039/C5CS00307E. hdl : 1854/LU-7140032 . ISSN 0306-0012. ПМИД 26161830.

[4] Хорике, Сатоши; Симомура, Сатору; Китагава, Сусуму (23 ноября 2009 г.). «Мягкие пористые кристаллы». Природная химия . 1 (9): 695–704 . doi :10.1038/nchem.444. ISSN 1755-4349. ПМИД 21124356.

[5] Хоу, Цзинвэй; Эшлинг, Кристофер В.; Коллинз, Шон М.; Крайнц, Андраж; Чжоу, Чао; Лонгли, Луис; Джонстон, Дункан Н.; Чатер, Филип А.; Ли, Шичунь; Куле, Мари-Ванесса; Ллевеллин, Филип Л. (12.06.2019). "Металлорганические каркасные кристаллостеклянные композиты". Nature Communications . 10 (1): 2580. doi :10.1038/s41467-019-10470-z. ISSN 2041-1723. PMC 6561910 . PMID 31189892.

[6] Баттен, Стюарт Р.; Чампнесс, Нил Р.; Чен, Сяо-Мин; Гарсия-Мартинес, Хавьер; Китагава, Сусуму; Эрстрём, Ларс; О'Киф, Майкл; Су, Мёнхён Пайк; Ридейк, Ян (2012-04-02). «Координационные полимеры, металлоорганические каркасы и необходимость в руководствах по терминологии». CrystEngComm . 14 (9): 3001– 3004. doi :10.1039/C2CE06488J. hdl : 10045/33465 . ISSN 1466-8033.

[7] Halder, Arijit; Ghoshal, Debajyoti (2018-03-05). «Структура и свойства динамических металлоорганических каркасов: краткие отчеты о кристаллических-кристаллических и кристаллических-аморфных превращениях». CrystEngComm . 20 (10): 1322– 1345. doi :10.1039/C7CE02066J. ISSN 1466-8033.

[8] Луазо, Тьерри; Серр, Кристиан; Хугенар, Кларисс; Финк, Герхард; Толей, Фрэнсис; Анри, Марк; Батай, Тьерри; Ферей, Жерар (2004-03-19). "Обоснование большого дыхания пористого терефталата алюминия (MIL-53) при гидратации". Химия – Европейский журнал . 10 (6): 1373– 1382. doi :10.1002/chem.200305413. ISSN 0947-6539. PMID 15034882.