Mikroporézní anorganické struktury, např. zeolity, jsou známy již dlouhou dobu. Využití organických látek, které propojují jednotlivé kovové ionty však přináší novou širokou škálu možností využití a slibují velký potenciál aplikací.

Podívejme se, jak takový MOF může vypadat. Zde jsou kovové ionty propojeny organickými polymery zvanými "ligandy":




Struktura na obrázku však není jediná možnost, jak se MOF mohou uspořádat. Možností je více:




Zde jsou zobrazeny jedna až tři dimenze, které tvoří pravidelnou krychlovou síť. Nicméně můžeme ligandové propojit i do složitějších útvarů (terahedron apod.), takže nejsme omezeni jen na jednoduchou krychličku. Podívejme se, jak může vypadat uspořádání takzvaného MOF-5, kde se vytvoří miniaturní pór obklopený osmi atomy kovového iontu:


 

Zde jde o ukázku mikropóru - kulička vyznačená žlutě o průměru 18,5 angstoemu, která je v kontaktu s celkem 72 uhlíkovými atomy (šedě). Jedná se o strukturu Zn4(O)O12C6. Zn je vyznačen modře, O zeleně, C šedě.


Co je na MOF zvláště zajímavé?
Je to jeho vysoká adsorpční schopnost (přivázání látky na povrch vrstvy). Díky mikropórům mohou snadno adsorbovat nejrůznější látky, z nichž nejvíce studovanou je vodík.
Vodík je plyn, který je slibným palivem budoucnosti a hledají se nejrůznější způsoby jeho přenosu a uložení. Vodík v plynném stavu je jen obtížně uložitelný, protože se musí vysoce stlačovat a i při vysokém, zcela nepraktickém stlačení, je hustota takto přenášené energie nízká. MOF slibují možnost snadné adsorpce vodíku na svůj povrch a hustota takto přenášené energie je velice pěkná pro praktické využití. Vodík lze na MOF snadno uložit i jej pak zpětně uvolnit.

Jaké MOF se studují?
Studují se zvláště MOF s kovovými atomy Zn, Mn, Cu. Je již prozkoumáno nepřeberné množství různých variant MOF a další se intenzívně zkoumají. Jen jako příklad variant MOF můžeme uvést:
Zn₄O(BBC)₂, where BBC³⁻=4,4′,4″-[benzene-1,3,5-triyl-tris(benzene-4,1-diyl)]tribenzoate (MOF-200)
Mn₃[(Mn₄Cl)₃(BTT)₈]₂, where H₃BTT=benzene-1,3,5-tris(1H-tetrazole)
 
Každá ze zkoumaných variant MOF se liší svojí adsorpční schopností, teplotní stabilitou, pracovním tlakem, životností...

Další aplikace MOF.
Ukládání vodíku je v současnosti na nejpřednějším místě studia MOF a zdá se, že je již blízko jejich reálná aplikace. Nicméně existují i jiné možnosti využití: ukládání metanu, specifické senzory, přenos léčivých látek na cílové místo v organismu, katalýza, odstraňování škodlivin, konstrukce polovodičů, odsolovací membrány pro vodu ...






 

Nechme se překvapit, co nám nový pojem MOF přinese. Každopádně, jsme zatím na začátku výzkumu a je jistě dobré vědět, co tento pojem znamená.

Autor: RNDr. Mojmír Adamec, Laboratorní průvodce

  
Hlavní zdroje informací:   
NATURE |VOL 402 | www.nature.com
Wikipedie
Internet