Durante as últimas décadas, pesquisas envolvendo uma nova classe de materiais conhecidos como redes metalorgânicas (do inglês, metal organic frameworks, MOFs) apresentaram um desenvolvimento em ritmo extraordinário. Esses materiais são constituídos por uma extensa rede de íons ou agrupamentos (clusters) metálicos, coordenados a moléculas orgânicas multidentadas, em sua maioria, carboxilatos, bipiridinas, sulfonatos e fosfonatos culminando em dimensões porosas bem definidas (FÉREY, 2011).
As redes metalorgânicas agrupam características relevantes que as tornam únicas, tais como: alta porosidade, elevada área superficial interna, presença de sítios coordenadamente insaturados, existência de forte interação metal-ligante orgânico, flexibilidade e capacidade de incorporar funcionalidades específicas/espécies ativas, sem alterar a topologia do framework (ROWSELL, 2004; ZHOU, 2008; VOGIATZIS, 2009).
Estas arquiteturas têm atraído muita atenção devido a extensa gama de aplicações, como por exemplo, purificação, separação e estocagem de gases (MURRAY, 2009; KUPPLER, 2010). Além disso, apresentam alta capacidade como adsorventes e catalisadores (FUJITA, 1994). Aplicações envolvendo membranas, dispositivos de filmes ultrafinos, imagens biomédicas, propriedades magnéticas e ótica não linear (MATSUDA, 2005; TANASE, 2011) estão cada vez mais ganhando importância. Outra vantagem se deve à capacidade de atuarem como peneiras moleculares, selecionando as moléculas que podem se difundir nos poros.
Assim, estes materiais possuem propriedades físico-químicas interessantes e potencial para serem utilizados em aplicações economicamente viáveis, preenchendo uma lacuna entre catalisadores organometálicos superficiais não porosos, zeólitas microporosas e silicatos mesoporosos.
O estudo na área de redes metalorgânicas conta com a colaboração do grupo Dynamique & Adsorption dans les Matériaux Poreux (DAMP), sediado no Instituto Charles Gerhardt da Université de Montpellier 2 (UM2). Diversos materiais estão sendo estudados no intuito de investigar as interações presentes na adsorção de moléculas, bem como verificar a estabilidade do material sob umidade através do caminho de energia mínima (MEP) para a reação de dissociação da molécula de água. Na figura abaixo pode-se observar as barreiras de energia em kJ/mol para a reação de dissociação de 1 molécula de água na cavidade porosa da MIL-140A.
Referência:
Soares, C. V.; Borges, D. D.; Wiersum, A.; Martineau, C.; Nouar, F.; Llewellyn, P. L.; Ramsahye, N. A.; Serre, C.; Maurin, G.; Leitão, A. A.; Adsorption of Small Molecules in the Porous Zirconium-Based Metal Organic Framework MIL-140A (Zr): A Joint Computational-Experimental Approach. The Journal of Physical Chemistry C, 2016.