Funtzio anitzeko polimero metal-organiko porotsuak (MOF): etorkizuneko material adimendunei begira

Javier Cepeda eta Sonia Pérez-Yáñez

MOF (ingelesez Metal-Organic Frameworks) deritzen polimero metal-organikoek, azken bi hamarkadetan, material porotsuen munduan iraultza sorrarazi dute. Porositate itzelak (bolumen hutsak: % 90 arte) eta ikaragarrizko barne-azalerak (gaur egungo marka 7000 m²/g-tan kokatzen da) dauzkaten konposatu kristalinoak dira. Hain zuzen ere, MOF-ak estekatzaileen eta nodoen arteko loturen (koordinazio-loturen) ondorioz eratzen diren egitura molekularrak dira. Estekatzaileak atomo emaileak dituzten molekula organikoak dira, eta nodoak ioi metaliko edo kluster metalikoak. Egituraren barruan eratutako poroak molekula ostalariak harrapatzeko, eta kasu batzuetan, erreakzio kimikoetan parte hartzeko oso egokiak dira.

Bere natura hibridoak propietate anitzak jorratzeko aukera ematen die, porositatearekin erlazionatuta daudenez gain (gasen bilketa eta banaketa) katalizatzaile heterogeneo, sentsore magnetiko edota lumineszente bezala jokatzekoak ere bermatuz. Halaber, energia berriztagarrien arloari begira, hidrogeno eta metano gasen biltegi molekular gisa erabil daitezke, hala nola gas kutsatzaileen adsorbatzaile selektibo gisa.

Gainera, material hauek beste material porotsuekin (zeolitak, karboi aktiboak) konparatuta abantaila nagusia daukate: beraien egitura zehaztasun osoz diseinatzeko erraztasuna. Izan ere, gaur egun material hauen 20.000 ale baino gehiago ezagutzen dira. Bereziki, egitura hauek topologia anitzetan sailka daitezke, eta asko naturan sorturiko mineraletan oinarrituta daude. Era horretan, propietate eta funtzio zehatzak dituzten egiturak diseinatzea ahalbidetzen dute konposatu hauek, eta materialak ikertzen dituzten zientzialarien ametsari edo xedeari eusten diete.

Hasiera batean, MOF-ak ahulegiak zirelako sinesmena hedatu zen zientzia mailan, maiz, aurretik harrapatutako molekulak askatzean egitura orokorra suntsitzen baitzen. Horregatik, zientzialari batzuen ustez, produktu hauek inoiz ez zuketen erakutsiko zeolitek industria mailan iragazteko eta katalizatzeko erakusten duten ahalmena. Hala ere, urte batzuk geroago, eta milaka laborategietan gauzatu den lanaren ondorioz, MOF materialak aplikazio komertzialetan debuta egin dute, eta zientzialari horien ustea suntsitu dute.

Bere aplikazioei esker, hainbat kimika-enpresek, BASF multinazionala barne, material hauek jadanik merkaturatu dituzte. Horregatik, diseinatu beharreko material berrien propietateak hobetzeaz gain, merkeak eta ingurumena zaintzen duten sintesi-bide berriak aurkitzea ere helburu nagusia bihurtu da.

Material hauen izenetan unibertsitate edo laborategi bakoitzak bere zigilua utzi dezake. Orain arte ospetsuenen artean MIL-101 (Materials of Institut Lavoisier), HKUST-1 (Hong Kong University of Science and Technology), UiO-66 (Universitetet i Oslo), eta NU-110E (Northwestern University) aipa ditzakegu, besteak beste. EHU izena daukan batek ere argia ikusi du. Betiko iraungo duen zigilua… Lortuko al dugu kopurua handitzea? Gure ahaleginak horretan dabiltza. MOF konposatu berriak lortu nahi ditugu, gasen bilketan eta banaketan erabilgarriak direnak, baina propietate magnetikoak eta lumineszenteak erakusten dutenak ere. Prozedura merke eta jasangarrian bada, are hobeto.

MOF konposatuek dituzten propietate anitzak hainbat aplikazioetan arrastoa utzi dezaketela kontutan hartuz, haien gaineko ikerkuntzak etorkizuneko material adimendunekiko begirada islatzen du.

Artikuluaren fitxa

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: Ekaia 31
• Artikuluaren izena: Funtzio anitzeko polimero metal-organiko porotsuak (MOF): etorkizuneko material adimendunei begira.
• Laburpena: MOF deritzen polimero metal-organikoak ioi metalikoz eta estekatzaile organikoz osatutako koordinazio-sare porotsuak dira. Azken urteotan beste material porotsuen artean gailentzen ari dira. Bere natura hibridoak propietate anitzak jorratzeko aukera ematen die, porositatearekin erlazionatuta daudenez gain (gasen bilketa eta banaketa) katalisia, sentsore magnetiko edota lumineszente bezala jokatzekoak ere bermatuz. Material hauek egitura eta funtzionalitatea aldatzeko erraztasun handia dutenez, aldi berean ikatz aktibatuaren eta zeoliten barne-azaleren mugak gainditzen dituzte. Hori dela eta, MOFen arloak garapen sakona sustatu du eta kimikaren barnean hazkunde azkarrenetariko esparrua izatea lortu du.
• Egileak: Javier Cepeda, Sonia Pérez-Yáñez
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• Orrialdeak: 105-116
• DOI: 10.1387/ekaia.16220

Egileez

Javier Cepeda, UPV/EHUko Kimika Fakultateko Polimeroen Zientzia eta Teknologia Sailean eta Kimika aplikatua Sailean dabil eta Sonia Pérez-Yáñez Zientzia eta Teknologia Fakultateko Kimika Ez-organikoa Sailekoa da.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.