تولید ژل‌های قفس فلزی با عمکلردهای متنوع
شیمی‌دان‌های مؤسسه فناوری ماساچوست ماده جدیدی ایجاد کرده‌اند که انعطاف‌پذیری پلیمرها و صُلبی خوشه‌های فلزی را هم‌زمان داراست. بنابرگفته این محققان، از این ماده جدید ژلی می‌توان در کاربردهای مختلفی همچون دارورسانی، ذخیره گاز یا فیلتراسیون آب بهره برد.
این ژل‌های جدید که پُلیMOC نامیده می‌شوند، هیبریدی از دو ماده به نام متالوژل‌ها و قفس‌های آلی-فلزی هستند. در متالوژل‌ها فلزات به زنجیره‌های پلیمر پیوند یافته و همانند ژل‌های پلیمری معمول، نرم و ویسکوالاستیک هستند. از سوی دیگر، قفس‌های آلی-فلزی (MOCها) سفت و انعطاف‌ناپذیر بوده و به ایجاد مواد بلوری تمایل دارند.
برای ایجاد این ژل‌ها، جرمیا جانسون، استادیار شیمی محصولات طبیعی و نویسنده ارشد مقاله در Nature Chemistry، به همراه همکارانش از روشی به نام خودآرایی متالوسوپرامولکولی (metallo-supramolecular) بهره برد. این روش امکان ایجاد ساختارهای سه‌بعدی همچون کره و هرم را از طریق مخلوط کردن پلیمرهای متصل به لیگاندها فراهم می‌آورد. این لیگاندها ترکیبات آلی هستند که می‌توانند به اتم‌های فلز متصل شوند.
در این تحقیق، محققان از لیگاندی استفاده کردند که حاوی دو گروه پیریدینی بوده و هر یک از این گروه‌ها می‌توانستند به اتم پالادیوم فلزی پیوند یابند. هر اتم پالادیوم این قابلیت را دارد که به چهار مولکول لیگاند دیگر متصل شده و ساختارهای قفس‌مانند صلب متشکل از 12 مرکز پالادیومی و 24 لیگاند ایجاد نمایند. سپس این مراکز از طریق اتصال‌دهنده‌های پلیمری انعطاف‌پذیر به قفس‌های فلزی دیگر وصل شده و یک ژل خودآرای بزرگ را شکل می‌دهند.
با وجودی که هر قفس فلزی می‌تواند تا 24 زنجیره پلیمری متصل به خود داشته باشد، تنها چهار یا پنج عدد از این زنجیره‌ها برای اتصال به قفس‌های دیگر استفاده شده و زنجیره‌های دیگر به‌صورت حلقه برگشته و به قفس خود متصل می‌شوند. از این حلقه‌ها به طور معمول با عنوان نقص در ساختار نام برده می‌شود، اما محققان مؤسسه فناوری ماساچوست از آن‌ها استفاده کرده و با جایگزینی برخی از لیگاندها روی این زنجیره‌ها با مولکول‌های عاملی دیگر، عملکرد ماده را بهبود بخشیدند.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،در این مطالعه محققان یک مولکول فلورسانس به نام پیرن را جایگزین برخی از لیگاندها کردند. جانسون می‌گوید: «در زیر نور ماورای بنفش این ساختار فلورسانس است. در عین حال ویژگی‌های مکانیکی آن با ساختار اولیه فاقد پیرن فرقی ندارد. مدول‌های مکانیکی و رفتار تورمی این ماده همانند قبل است، اما این ژل جدید به شدت خاصیت فلورسانسی دارد». محققان می‌توانند از این روش جدید برای افزودن مولکول‌های مختلف با عملکردهای متنوع به این ساختار ژل‌مانند بهره ببرند.
