Un team di scienziati ha creato un assemblaggio chirale mescolando poliossometallati inorganici e molecole di ciclodestrina organica.
I poliossometallati (POM) sono una classe di nanomateriali con molte applicazioni utili. Tuttavia, l’utilizzo dei poliossometallati come elementi costitutivi per costruire strutture chirali basate su POM è stata una sfida di lunga data per i ricercatori. In questa ricerca il team ha prodotto una struttura 3D, costruita mediante un assemblaggio di coordinamento. La struttura risultante presenta uno strato ibrido organico-inorganico interlacciato.
Il team ha pubblicato il proprio lavoro sulla rivista Polyoxometalates .
I POM hanno caratteristiche speciali che includono elevate cariche negative, notevoli capacità redox e innesto organico disponibile. Queste utili caratteristiche hanno portato i POM ad attirare molto interesse per le applicazioni legate all’energia. Le loro potenziali applicazioni spaziano dalla scienza dei materiali alla catalisi, alla medicina, alla protezione ambientale e alla produzione di idrogeno.
Con la loro affascinante versatilità strutturale e chimica, i POM sono una scelta riconoscibile in molti campi della scienza, che vanno dai materiali funzionali e catalisi al magnetismo e alla biomedicina. Quando i POM vengono utilizzati come elementi costitutivi per costruire framework aperti basati su POM, presentano molti vantaggi. Questi includono robustezza e porosità intrinseca. Possono anche essere facilmente riciclati.
Le strutture metallo-organiche (MOF) sono una classe di materiali cristallini porosi costruiti da ioni metallici e ligandi a ponte organici. Sono strutture porose altamente uniformi che hanno ampie aree superficiali. I MOF, con la loro ampia superficie specifica e i pori permanenti, sono diventati candidati eccezionali per il caricamento dei POM. Quando POM e MOF vengono combinati, formano una sorta di materiale ibrido organico-inorganico.
Questi materiali ibridi POM e MOF stanno suscitando molto interesse tra i ricercatori, in particolare le strutture chirali basate su POM. Chirale in chimica si riferisce alle immagini speculari. Descrivere una molecola come chirale significa dire che la sua immagine speculare di se stessa è diversa. In passato, i ricercatori hanno dovuto affrontare sfide nell'utilizzo dei POM per creare strutture chirali basate su POM.
Pertanto, il team ha concentrato il proprio lavoro sull'applicazione dei POM come elementi costitutivi nella costruzione di strutture funzionalizzate basate su POM chirali. I composti POM chirali hanno chiralità estrinseca o intrinseca in base alle loro fonti chirali. La chiralità dei composti POM deriva principalmente dalle parti chirali organiche o organometalliche. I POM intrinsecamente chirali sono POM che sono chirali a causa della rottura della simmetria.
Il gruppo di ricerca è stato in grado di costruire una struttura chirale basata su POM mescolando POM inorganici e molecole di ciclodestrina organica. "Come struttura chirale robusta, la separazione chirale e la catalisi chirale sono state esplorate", ha affermato Cai-Hong Zhan, professore presso il College of Chemistry and Materials Science, Zhejiang Normal University. Le ciclodestrine sono un gruppo di oligosaccaridi ciclici prodotti da amido o derivati dell'amido. A causa della loro struttura, sono buoni candidati per integrare la struttura e migliorare le proprietà fisico-chimiche dei MOF.
La squadra si è collegata a {SiW12 } anioni, che sono ioni caricati negativamente, con ioni manganese in modo antiparallelo. Ciò formava uno strato unico, completamente inorganico, con vuoti significativi. Quindi lo hanno combinato con uno strato di ciclodestrina organica che ha riempito i vuoti nello strato di POM-manganese. I due strati si intrecciarono per formare l'ibrido organico-inorganico. Hanno esteso gli strati con lo ione sodio per produrre una struttura 3D.
Il team ha utilizzato il ciclo termico per esplorare la stabilità, la separazione chirale, la catalisi chirale e la conduttività protonica della struttura composita che avevano creato. "La robusta stabilità di questa struttura composita è stata verificata mediante esperimenti di ciclismo termico", ha affermato Zhan
Guardando al futuro, il team prevede di portare avanti questo lavoro. "La separazione chirale e la catalisi chirale saranno ulteriormente esplorate modificando il substrato per dimostrare che la struttura chirale ha potenziali applicazioni", ha affermato Zhan.
Ulteriori informazioni: Xiu-Xia Ding et al, Strutture chirali di poliossometallato-ciclodestrina tramite assemblaggio mediato da Mn:stabilità e attività catalitica migliorate, Poliossometallati (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140046
Fornito dalla Tsinghua University Press
