Los científicos de la Universidad de Northwestern han construido un material estructuralmente complejo a partir de dos bloques de construcción simples que es el armazón organometálico de menor densidad jamás creado.
Dirigido por las reglas de diseño desarrolladas por los científicos, los átomos de uranio y los conectores orgánicos se autoensamblan en un hermoso cristal: una red 3-D grande y aireada de poros muy espaciosos y útiles. De hecho, los poros son tan espaciosos quelos científicos han ubicado una enzima grande dentro de un poro, no una hazaña pequeña. El material puede actuar como un andamio protector para las enzimas.
"Estamos construyendo con precisión de un átomo", dijo Omar K. Farha, profesor de investigación de química en el Colegio de Artes y Ciencias de Weinberg que dirigió la investigación. "Nuestro material comienza en el nivel de átomos individuales, medido porAngstroms, y termina en el nivel de cientos de micras, donde podemos sostener el pequeño cristal con unas pinzas y verlo a simple vista ".
El estudio fue publicado en la edición del 12 de mayo de la revista ciencia .
El material es muy ligero, a pesar de estar hecho de uranio, uno de los elementos más pesados de la tabla periódica. Los científicos usaron uranio 238, un isótopo no radioactivo. Los átomos de uranio están tan lejos unos de otros en la estructura queel marco metal-orgánico MOF toma el título de menor densidad de cualquiera de la competencia.
"Es contraintuitivo", dijo Farha, que se especializa en el diseño racional de MOF para aplicaciones de catálisis, detección y almacenamiento. "Este material no se ha visto ni predicho antes. A pesar de sus comienzos simples, la estructura de nuestro MOF tiene una estructura estructural incomparablecomplejidad. Y acabamos de arañar la superficie de la construcción de estructuras sofisticadas utilizando bloques de construcción simples ".
El descubrimiento revela el potencial para crear reglas generales de diseño para el autoensamblaje de estructuras abiertas y complejas a partir de bloques de construcción simples, al tiempo que destaca el potencial de los actínidos, como el uranio, en la síntesis de materiales, dijo Farha.
Los investigadores ahora pueden aplicar el nuevo conjunto de reglas de diseño para la construcción de abajo hacia arriba para sintetizar varios materiales novedosos con estructuras complejas predefinidas y predefinidas.
Los marcos organometálicos son cristales reticulados bien ordenados. Los nodos de las redes son metales, y las moléculas orgánicas conectan los nodos. El nuevo MOF, llamado NU-1301, está compuesto solo por nodos de óxido de uranio y tricarboxilatounidades enlazadoras orgánicas. Esta simplicidad hace que el MOF sea industrialmente relevante.
Además de la complejidad estructural, NU-1301 tiene un área superficial muy alta, volumen de poros y estabilidad al agua y puede usarse para separar pequeñas moléculas orgánicas y grandes moléculas biológicas, o enzimas, en función de sus tamaños y cargas.
Cada celda unitaria, la unidad básica que se repite en tres dimensiones para crear la estructura cristalina, está compuesta por 816 nodos de uranio y 816 enlazadores orgánicos. Una celda unitaria mide 173 angstroms y se repite. Las celdas unitariasensamblar en pentágonos y hexágonos, eventualmente creciendo en un cristal que puede alcanzar un cuarto de milímetro de ancho.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Megan Fellman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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