Las imágenes tomadas con un microscopio de fuerza atómica han permitido a los investigadores observar, por primera vez, los cambios flexibles y dinámicos que ocurren en las superficies de los cristales de "polímero poroso de coordinación" cuando se introducen las moléculas huésped. Los hallazgos, publicados en la revista Química de la naturaleza , tiene implicaciones para las investigaciones de materiales que pueden usarse para almacenar y detectar moléculas.
"Nos sorprendió descubrir que la superficie de polímero de coordinación porosa es excepcionalmente flexible y fluctúa constantemente en la solución", dice Nobuhiko Hosono del Instituto de Ciencias Integradas de Materiales Celulares iCeMS de la Universidad de Kyoto, "al contrario de la percepción común de queel cristal es duro e inmóvil "
Los polímeros porosos de coordinación son materiales cristalinos que se forman por el autoensamblaje de iones metálicos y moléculas de unión orgánicas llamadas ligandos. Actualmente están siendo investigados por científicos de materiales debido a su capacidad de cambiar su estructura cuando se les introducen otras moléculas o cuandoestán expuestos a ciertos estímulos externos, sin perder su cristalinidad. Esta propiedad los hace atractivos para el desarrollo de dispositivos que pueden adsorber selectivamente las moléculas de gas y así filtrarlas o almacenarlas, como almacenar hidrógeno para obtener energía.
Aunque los investigadores son conscientes de que algunas estructuras cristalinas cambian cuando se exponen a ciertas moléculas, aún no han podido observar estos cambios en tiempo real. Ver lo que sucede puede hacer más estudios para controlar estos materiales.
Los investigadores de iCeMS, incluidos Nobuhiko Hosono y Susumu Kitagawa, utilizaron la microscopía de fuerza atómica para observar los cambios que ocurrieron en la superficie de un polímero de coordinación poroso monocristalino, hecho de grupos de zinc y dos tipos de ligandos, cuando se introdujeron las moléculas huésped bifenilo.
El microscopio de fuerza atómica está formado por una pequeña sonda al final de un voladizo. Se registran los movimientos de la sonda sobre la superficie de un material, proporcionando una imagen de la topografía del material.
La superficie del cristal polimérico de coordinación se examinó primero en solución en condiciones estables. Las celosías organometálicas en la superficie tenían forma tetragonal. Luego se agregó una solución de bifenilo al cristal con una concentración gradualmente creciente. Se tomaron imágenes cada13 segundos. El equipo descubrió que las redes cambiaron a una forma rómbica en diez minutos cuando la concentración de bifenilo alcanzó un máximo de 500 milimoles / litro de solución debido a la combinación de la molécula con la superficie cristalina. La disminución de la concentración condujo a la eliminación del bifenilode la superficie del material y un rápido retorno de las formas tetragonales de las redes.
Otros estudios mostraron que los cambios en la superficie apenas afectaron el resto de la estructura del cristal.
Esta naturaleza altamente receptiva de la superficie polimérica de coordinación porosa, capturada con gran detalle, proporciona información que puede ayudar a guiar el desarrollo de materiales receptivos, escriben los investigadores en su artículo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Kyoto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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