Nieuws

Griekse beginselen doen MOF verstijven

Arjen Dijkgraaf |
Computational chemistry, Materialen & Coatings, Nanotechnologie, Organische chemie

Metal-organic frameworks zijn te verstevigen door de organische componenten te ‘decoreren’ met op het eerste gezicht nutteloze tierelantijnen. Noem het maar chemische kariatiden, schrijven Berend Smit en collega’s in ACS Central Science.

Ze verwijzen daarmee naar de zuilen in de vorm van een vrouw, die de oude Grieken nu en dan in hun tempels verwerkten. Of die stenen kariatiden daadwerkelijk steviger waren dan een kolom met simpele ribbeltjes is zeer de vraag, maar decoratiever waren ze zeker.

Smit, een Nederlander carrière maakte in de VS en inmiddels hoogleraar is bij EPFL in Zwitserland, heeft een theorie ontwikkeld over het verband tussen de chemische opbouw van metal-organic frameworks (MOF’s) en hun mechanische sterkte. Die laatste is vaak letterlijk en figuurlijk een zwak punt. MOF’s worden tot nu toe vooral ingezet als selectief adsorptiemiddel, en dat houdt in dat ze aan frequente temperatuur- en drukcycli worden onderworpen om de geadsorbeerde moleculen er achteraf weer uit te krijgen. Bovendien oefenen die moleculen zelf óók kracht uit op de poriestructuur.

De publicatie concentreert zich op zeolite imidazolate frameworks (ZIF’s), een type MOF waar verhoudingsgewijs veel over bekend is. Van een paar ZIF’s is daadwerkelijk de mechanische stijfheid gemeten. Er bestaan ook rekenmodellen die deze stijfheid voorspellen. Smit constateerde dat die voorspellingen aardig overeenkomen met de meetwaarden, en berekende er vervolgens de mechanische eigenschappen mee van 50 andere ZIF’s die wél op papier bestaan maar nog nooit zijn gesynthetiseerd. Op die manier kon hij een voorraadje virtueel vergelijkingsmateraal opbouwen.

In de 50 virtuele ZIF’s verwerkte Smit vier verschillende organische componenten: ‘kaal’ imidazolaat, 2-methylimidazolaat, dichloorimidazolaat en 2-nitroimidazolaat. En dat blijkt volgens de berekeningen veel verschil te maken. Aan de ene kant vertonen de zijgroepen onderling vanderwaals- en  elektrostatische interacties, wat verstevigend werkt. Aan de andere kant kunnen ze ook de primaire ZIF-structuur verzwakken. Welk effect overheerst, hangt van de exacte structuur van het ZIF in kwestie af.   

Of de geadsorbeerde moleculen er óók interactie mee vertonen, zal ook wel van geval tot geval verschillen.

bron: EPFL

 

Deel deze pagina
Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven