Negli ultimi due decenni, materiali porosi come zeoliti e strutture metallo-organiche hanno attirato l'attenzione della comunità scientifica per l'ampia gamma di applicazioni derivate dalla loro porosità. Recentemente, è emersa una nuova classe di tutti i materiali organici:le strutture organiche legate all'idrogeno (HOF). Questi materiali cristallini si basano su due tipi di interazioni non covalenti:interazioni π-π che formano la pila verticale, e interazioni di legame idrogeno che forniscono l'ordine e la stabilità tra le unità molecolari. La combinazione di queste interazioni consente l'assemblaggio di unità molecolari appositamente progettate per ottenere strutture cristalline ordinate che consentono lo sviluppo di materiali con proprietà chimiche e fisiche sintonizzabili.

Una collaborazione internazionale tra l'Università di Osaka, Giappone, e l'Università di Castiglia, Spagna, ha sviluppato strutture organiche legate a idrogeno (HOF) monocristalline porose stabili che sono termicamente e chimicamente durevoli e hanno un'ampia superficie e proprietà di fluorescenza. Attraverso molecole impilate unidimensionalmente e legami a idrogeno, hanno fabbricato le strutture stabili e rigide nonostante queste strutture costituissero un debole acido carbossilico legato all'idrogeno. I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .

Si è scoperto che questo materiale poroso ha un'ampia superficie specifica di 1288 m2 per 1 g e può mantenere la sua struttura a temperature fino a 305 °C nell'atmosfera. Inoltre, i legami idrogeno di questo materiale non vengono scissi anche se immersi in alcool o acido cloridrico concentrato e riscaldati. Si è scoperto che questo materiale poroso ha HOF abbastanza stabili rispetto ai materiali convenzionali.

È difficile formare sistematicamente HOF come progettato, si è quindi cercato di stabilire una metodologia per la formazione degli HOF. Questo gruppo aveva scoperto che un derivato dell'esaazatrifenilene (HAT) con 6 gruppi carbossifenile (CPHAT) formava HOF con elevata resistenza al calore. Hanno pensato che un derivato HAT con gruppi carbossiarile fosse un promettente elemento costitutivo molecolare per la costruzione di HOF stabili con un'ampia superficie. Utilizzando un derivato HAT con gruppi carbossibifenile (CBPHAT), hanno ottenuto HOF termicamente e chimicamente stabili con ampia superficie, dimostrando l'efficacia delle strutture HAT sintetizzando e cristallizzando derivati ​​HAT che hanno mani più lunghe per afferrare gli atomi vicini.

L'autore principale Ichiro Hisaki dell'Università di Osaka ha dichiarato:"In questo studio, abbiamo scoperto che i derivati ​​HAT formavano HOF rigidi e stabili attraverso (1) legame idrogeno tra gruppi carbossilici, (2) rete tridimensionale (3D), (3) compenetrazione della rete, e (4) attracco sagomato di nuclei HAT attorcigliati." (Figura 3)

Questo studio contribuirà allo sviluppo di HOF funzionali come HOF che mostrano un assorbimento selettivo di CO2, e consentirà la conversione della CO2 in specie chimiche utili come l'alcol.