Preparación de MOFs nanoestructurados [Ln2Cu3(oda)6]: estudio estructural y de luminiscencia.

El diseño racional de nuevos materiales sólidos a partir de bloques de construcción permite la síntesis de nuevos materiales con diversas aplicaciones. En los últimos años, se ha estudiado una serie de complejos heteropolinucleares, de fórmula general [Ln2M3(oda)6(H2O)6]·xH2O, que constituyen matrices metal-orgánicas (MOFs, metal organic frameworks) con interesantes propiedades. Los mismos contienen iones bivalentes de metales de transición 3d (M) e iones lantánidos (Ln) como núcleos de coordinación, en combinación con un ligando orgánico polidentado (ácido oxidiacético, oda) como ligando puente, que origina un entramado supramolecular al estado sólido de alta simetría. Existe una serie isoestructural de complejos [Ln2Cu3(oda)6(H2O)6]·xH2O, que forman redes tridimensionales que contienen extensos canales hexagonales de diámetro cercanos a 1 nm, donde se alojan las moléculas de H2O de cristalización. Al variar el ion lantánido, se logra que el diámetro de estos canales hexagonales sea ajustable. En general, estos complejos presentan buena estabilidad térmica y las moléculas de H2O en su estructura pueden removerse en forma reversible sin alterar la red tridimensional de manera apreciable. Esto resulta muy útil para la aplicación de estos sólidos como catalizadores termoestables de reacciones orgánicas, o bien para almacenamiento de gases a temperatura ambiente. La presencia de un lantánido en estas estructuras tipo MOF produce además diferentes características luminiscentes. Más interesante aún es la coexistencia de un lantánido y un segundo ion metálico y la posibilidad de alojar en los canales de la estructura moléculas o fragmentos de moléculas que pueden modificar la luminiscencia mediante lo que se denomina el “efecto antena”. Estas moléculas pueden existir como huéspedes en un MOF, convirtiendo al material en un sensor de moléculas o iones específicos. Recientemente, se ha preparado el compuesto [Eu2Cu3(oda)6(H2O)6]·xH2O en partículas nanométricas, lo que abre una nueva línea de investigación en nano-MOFs. En este proyecto, se pretende preparar, caracterizar la estructura y estudiar las propiedades térmicas y de luminiscencia de nano-MOFs de fórmula [Ln2Cu3(oda)6(H2O)6]·xH2O con el objetivo de correlacionar la estructura y las propiedades con el tamaño de los cristales. Para esto, se modificarán los procedimientos de síntesis actualmente utilizados para preparar compuestos en escala micrométrica, de forma de obtener nanocristales de distintos tamaños y morfologías. La caracterización estructural y microestructural se realizará por difracción de rayos X de monocristal o polvo y microscopía electrónica de barrido. Los métodos de caracterización estructural por difracción de rayos X a utilizar se elegirán en función de las dimensiones de partícula y las variaciones estructurales encontradas con la escala de los cristales pudiendo incluir el análisis de Rietveld o PDF (pair distribution function). Al finalizar este estudio, se espera encontrar las bases para el diseño racional de nano-MOFs con características luminiscentes cada vez mejores. Este diseño podrá ser destinado posteriormente a otras aplicaciones tanto en lo relacionado con esta propiedad como para almacenamiento, separación o detección de moléculas huésped.