Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Aktualności

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Nowa strategia usztywnienia struktury i zwiększenia pojemności sorpcyjnej elastycznego materiału MOF

W czasopiśmie Chemistry of Materials opublikowany został artykuł naukowy pod tytułem Turning Flexibility into Rigidity: Stepwise Locking of Interpenetrating Networks in a MOF Crystal through Click Reaction, którego autorami są pracownicy i doktorant naszego Wydziału: mgr Damian Jędrzejowski, dr Wojciech Nitek oraz dr hab. Dariusz Matoga, prof. UJ. Publikacja powstała we współpracy z mgr Marzeną Pander i dr hab. Wojciechem Burym z Uniwersytetu Wrocławskiego.

Post-syntetyczne modyfikacje sieci metalo-organicznych (MOF) umożliwiają syntezę materiałów o ulepszonych właściwościach użytkowych lub niedostępnych na drodze bezpośredniej syntezy. W tej pracy po raz pierwszy wykorzystano reakcję Dielsa-Aldera z odwróconym zapotrzebowaniem elektronowym (iEDDA) jako modyfikację typu „klik” do kontroli elastyczności strukturalnej i porowatości sieci MOF. W tym celu zaprojektowano i otrzymano nowy materiał MOF o wzorze {[Cd2(coh)2(dpt)2]·goście}n (JUK-20), który stał się platformą modelową do przeprowadzania wspomnianych modyfikacji. Materiał JUK-20 zbudowany jest z warstw koordynacyjnych utrzymywanych „co druga” za pomocą komplementarnych wiązań wodorowych C=O···H-N pomiędzy karbohydrazydowymi łącznikami dibenzoesanowymi (coh). Dzięki temu materiał JUK-20 można opisać jako układ dwóch wzajemnie przenikających się podsieci, które pod wpływem odpowiedniego bodźca mogą przemieszczać się względem siebie, co nadaje całej sieci elastyczność strukturalną. Oprócz łączników coh, JUK-20 zawiera także łączniki z pierścieniem tetrazynowym: 3,6- dipirydylo-1,2,4,5-tetrazynę (dpt), których obecność jest kluczowa do zachodzenia reakcji cykloaddycji [4+2] typu iEDDA. Reakcje te przeprowadzono z udziałem serii dienofilów o rosnącej objętości i naprężeniu sterycznym: eteru etylowinylowego (eve), cykloheksenu (chx), norbornenu (nor) i 5-norborneno-2-metanolu (noh), których fragmenty przyłączały się kowalencyjnie do łącznika dpt z wydzieleniem gazowego N2, przy czym została zachowana integralność monokryształów JUK-20. W ten sposób otrzymano serię nowych sieci MOF (JUK-20-dienofil) a systematyczne modyfikacje doprowadziły do stopniowego zmniejszania elastyczności strukturalnej platformy JUK-20, aż do osiągnięcia najwyższej sztywności i stabilności dla sieci JUK-20-noh. W konsekwencji znacząco zwiększyła się pojemność sorpcyjna materiału, co wyjaśniono wykorzystując dyfrakcję rentgenowską na monokryształach, pomiary izoterm adsorpcji (N2, CO2 i MeOH) oraz symulacje komputerowe Monte Carlo (GCMC). Zaprezentowane w artykule wyniki pokazują, że post-syntetyczna modyfikacja typu iEDDA jest wszechstronnym i wydajnym narzędziem do systematycznej funkcjonalizacji materiałów szkieletowych w łagodnych warunkach. Publikacja dostępna jest w formacie open access.

Autorom serdecznie gratulujemy!

Zgodnie z wykazem czasopism naukowych i recenzowanych materiałów z konferencji międzynarodowych Ministerstwa Edukacji i Nauki liczba punktów przypisana czasopismu Chemistry of Materials wynosi 200 (Impact Factor czasopisma to 9.811).

Chem. Mater. 2021, 33, 7509-7517