خلاصه خبر: پژوهشگران گروه شیمی معدنی دانشگاه با همکاری پژوهشگران اسپانیایی استراتژی جدیدی برای هدایت هوشمندانه چیدمان فضایی چارچوب‌های فلز آلی عرضه کردند.

دکتر علی مرسلی و حسین قاسم‌پور از گروه شیمی معدنی دانشکده علوم پایه دانشگاه به همراه گروه پروفسور دنیل مسپوک از دانشگاه UAB بارسلونا اسپانیا، موفق به معرفی استراتژی جدیدی با عنوان "برشِ شبکه" برای هدایت هوشمندانه چیدمان فضایی (توپولوژی) پلیمرهای کوئوریناسیونی نانو متخلخل معروف به چارچوب‌های فلز آلی شدند.
چارچوب­‌های فلز-آلی (MOF) نانو متخلخل زیرمجموعه­‌ای شناخته شده از پلیمرهای کوئوردیناسیونی هستند که به علت درصد تخلخل بالا و تنوع ساختاری بی رقیب توجه بسیاری از دانشمندان علم شیمی را به خود جلب کرده‌اند. چیدمان واحدهای سازنده این چارچوب­‌ها (مولکول­‌ها و خوشه­‌های فلزی) بسیار شبیه به بلوک­‌های خانه‌سازی اسباب بازی کودکان است و خلاقیت در انتخاب نوع، شکل و نحوه چیدمان واحدهای سازنده در تعیین شبکه فضایی چارچوب نهایی و همچنین خواص فیزیکی و شیمیایی آن نقش اصلی را ایفا می­‌کند.
از آنجایی که کارآمدی MOFها ریشه در خواص ساختاری، شیمیایی و فیزیکی آن­ها دارد، مطالعه و کشف راهکارهای نو جهت پیش‌بینی، تعیین و حتی هدایت چیدمان شبکه در این دسته از مواد یکی از ارزش­مندترین زمینه‌های تحقیقاتی در حوزه شیمی کوئوردیناسونی و نانو شیمی است.
در این تحقیق یک روش جدید برای استنباط توپولوژی MOFها حاوی اتصال‌دهنده آلی کم تقارن که برشِ شبکه نامیده می‌شود، پیشنهاد شد. این روش بر اساس سنتز شبکه­‌های جدید از طریق تجزیه و تحلیل منطقی شبکه‌های منظم با واحدهای سازنده مولکولی با اتصال بالاتر معرفی شده است.
برای پیش‌بینی توپولوژی MOFها با مولکول­‌های زیگزاگی شکل از ایجاد بریدگی در شبکه استفاده شد. برای این منظور­، با حذف دو گروه اتصال شونده به صورت یک در میان از واحد سازنده مربع/مستطیل شکل، واحدهای زیگزاگی شکل طراحی شدند.
مطالعات نرم‌افزاری نشان داد که به‌کارگیری این رویکرد بر روی ۱۷ شبکه شناخته‌شده حاوی واحد مربع/ مستطیل شکل، از طریق قطع­ اتصالات بین واحدهای سازنده منجر به ایجاد ۱۰ شبکه با توپولوژی­‌های مختلف است.
نتایج این تحقیقات همچنین حاکی از آن است که برخی از ساختارهای گزارش شده در متون علمی پیشین، این راهبرد را تایید می­‌کند. به عنوان اثبات راهبرد پیشنهاد شده، با استفاده از روش برشِ شبکه سه MOF جدید با به‌کارگیری واحدهای زیگزاگی شکل سنتز و شناسایی شد که هر کدام دارای توپولوژی پیش‌بینی شده به صورت نرم‌­افزاری هستند.
گفتنی است این پروژه تحقیقاتی توسط دکتر علی مرسلی و حسین قاسم­پور از گروه شیمی معدنی دانشگاه با همکاری گروه دنیل مسپوک از دانشگاه UAB بارسلونا در ماه می ۲۰۲۰ در مجله انجمن شیمی ایالات متحده آمریکا، JACS به چاپ رسیده است.