Τα μέταλλο-οργανικά πλέγματα (MOFs) είναι μια νέα κατηγορία υβριδικών κρυσταλλικών υλικών στερεάς κατάστασης που συναρμολογούνται από μεταλλικούς κόμβους (ιόντα ή πλειάδες) και πολυλειτουργικούς πολυτοπικούς οργανικούς υποκαταστάτες (συνδέσμους). Οι μεταλλικοί κόμβοι (SBU's) δένουν τα άκρα των συνδέσμων μαζί μέσω δεσμών συντονισμού για να δημιουργήσουν άκαμπτες περιοδικές πορώδεις δομές. Τα MOFs αποτελούν αυτήν τη στιγμή έναν εξαιρετικά ενεργό τομέα έρευνας υλικών κυρίως λόγω των δυνητικών εφαρμογών τους σε σημαντικούς τεχνολογικούς τομείς που σχετίζονται με την ενέργεια, το περιβάλλον και την υγεία. Σε σύγκριση με άλλα συμβατικά πορώδη συστήματα όπως τα καθαρά ανόργανα (π.χ. ζεόλιθοι), υλικά με βάση τον άνθρακα και πολυμερή, η χημεία των MOF - γνωστή ως δικτυωτή χημεία (reticular chemistry)- επιτρέπει το ορθολογικό σχεδιασμό και την ακριβή σύνθεση περιοδικών πορωδών δομών με εξαιρετικά υψηλή ειδική επιφάνεια (έως 7,800 m2 g-1) και υψηλό βαθμό προσαρμοστικότητας, προσφέροντας έλεγχο στο μέγεθος και το σχήμα των ανοιγμάτων των παραθύρων των MOF και τη λειτουργικότητα του συστήματος των πόρων σε μοριακό επίπεδο.
Η ομιλία θα επικεντρωθεί στην ανάπτυξη MOFs ανάλογα με την εφαρμογή για την οποία προορίζονται, από τον σχεδιασμό και την σύνθεση τους μέχρι τον χαρακτηρισμό και τις διάφορες μελέτες για την αξιολόγηση της επίδοσης τους σε διάφορες εφαρμογές, με παραδείγματα από υλικά που συντίθεται στο εργαστήριο μας. Επίσης θα γίνει αναφορά στις προκλήσεις της χρήσης αυτών των υλικών και τις σύγχρονες προσεγγίσεις για τη αντιμετώπισης τους.Tailor-made Metal-
Metal-organic frameworks (MOFs) are a special class of hybrid solid-state crystalline materials assembled from metal nodes (ions or clusters) and multifunctional polytopic organic ligands (linkers). The metal nodes (SBU’s) bind the arms of the linkers together via coordination bonds to generate rigid periodic networked hollow structures. MOFs currently constitute an extremely active area in materials research mainly due to their potential applications in important technological sectors related to energy, environment, and health. Compared with other conventional porous systems like pure inorganic (e.g. zeolites), carbon, and polymer-based materials, MOF chemistry - known as reticular chemistry - permits the rational design and precise synthesis of periodic porous structures with exceptionally high specific surface area (up to 7,800 m2 g-1) and high-degree of modularity and tunability, offering control over the size and shape of the MOF windows’ apertures and their pore system functionality at the molecular level.
The lecture will focus on the development of tailor-made MOFs for specific applications, from the design and their synthesis to characterization and various studies for evaluating their performance in different applications, with examples from materials synthesized in our laboratory. Additionally, there will be a discussion on the challenges of using these materials and current approaches to addressing them.