استكشف روعة أطر فلزية عضوية

الأُطُر الفِلزّية العضوية () (أو الأُطُر المعدنية العضوية؛ مفردها إطار فلزي عضوي ويرمز لها اختصاراً MOFs) هي مواد بوليميرية مسامية تتكون من تجميع عناقيد فلزية مع بعضها البعض، والمصنوعة من أيونات فلزية في المركز ومن ربيطات عضوية. يؤدي ارتباط العناقيد الفلزية مع بعضها البعض بواسطة جزيئات عضوية رابطة إلى تشكيل هياكل ممتدة في الفضاء ثلاثي الأبعاد مشكلاً ما يعرف باسم المواد الشبكية ؛ وهي هياكل بلورية عالية الترتيب من خلال ربط كتل البناء الجزيئية بروابط قوية، مثل الروابط التساهمية أو التناسقية، لتكوين أطر مفتوحة. يعد العالم عمر ياغي رائدًا في هذا المجال، وقد اعترف به المجتمع لمساهماته الرائدة؛ وخاصة في تطوير علم الكيمياء الشبكية المهتم بدراسة ربط الكيانات الكيميائية المنفصلة (جزيئات عضوية وعناقيد فلزية) بروابط كيميائية قوية لتشكيل هياكل وبنى ممتدة مثل الأطر الفلزية العضوية.

البنية الممتدة هي بنية تتميز بأن وحدات البناء فيها تكون موجودة بنسبة ثابتة ومرتبة على نمط متكرر. تعد الأطر الفلزية العضوية MOFs صنفاً فرعياً من الشبكات التناسقية، وهي مركبات تناسقية ممتدة عبر تكرار المكونات التناسقية فيها في بعد واحد، ولكن مع وجود مشبّك بين السلاسل يمكن أن تتشكل حلقات ولوالب أو مركبات تناسقية ممتدة ثنائية أو ثلاثية الأبعاد. تتشكل بذلك ما يعرف باسم المبلمرات التناسقية . إن أغلب الأطر الفلزية العضوية MOFs المذكورة في المنشورات العلمية هي مركبات بلورية، ولكن يوجد أيضاً منها على شكل مواد لابلورية، بالإضافة إلى أطوار غير منتظمة .

طُوِّرت هذه المواد في أوائل التسعينات، وتتميز بإمكاناتها الواعدة، إذ تكون المسامات في أغلب نظم الأطر الفلزية العضوية MOFs مستقرة أثناء حذف وإزالة الجزيء الضيف (غالباً من المذيبات) ويمكن إعادة ملئها بمركبات أخرى. لذلك فإن الأطر الفلزية العضوية هي محط اهتمام على سبيل المثال من أجل تخزين الغازات مثل الهيدروجين والميثان والمساعدة في التقاط وتخزين الغازات المسببة لظاهرة الاحتباس الحراري، مثل امتصاص واحتجاز وتخزين غاز ثنائي أكسيد الكربون قبل أن يصل إلى الغلاف الجوي. من التطبيقات الأخرى المحتملة استخدام MOFs في فصل الغازات ، وفي عمليات التحفيز ، وكذلك في معالجة المياه الجوفية ، على العكس من الأطر الفلزية العضوية، فإن الأطر العضوية التساهمية تكون مصنوعة من عناصر خفيفة (H وB وC وN وO) بوجود بنى ممتدة.

حاز العلماء عمر ياغي وريتشارد روبسون وسوسومو كيتاغاوا على جائزة نوبل في الكيمياء في سنة 2025 تقديراً لإسهاماتهم في ابتكار الأطر الفلزية العضوية.



قراءة المقال الكامل على ويكيبيديا ←