ХІМІЯ, ФІЗИКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ПОВЕРХНІ

ISSN 2518-1238 (Online), ISSN 2079-1704 (Print)

Предмет дослідження – метал-органiчнi каркасні сполуки, що часто називаються також метал-органiчними координаційними полімерами. Такі сполуки є «кристалічними губками», тобто мікропористими твердими фазами з винятково високою площею доступної внутрішньої поверхні. Одним з виразних проявлень специфічності структури таких сполук є ретикулярно-хімічний парадокс – топологічна еквівалентність метал-органiчних каркасних сполук, що радикально різняться за своєю хімічною природою.

Наявність в структурі метал-органiчного координаційного полімера кристалічного порядку забезпечує високу ідентичність пор в сорбентах на основi таких сполук. Одночасно це накладає жорсткі обмеження на геометрію порожнин в каркасі структури і на просторову симетрію самої структури. У роботі виявлені закономірності структуроутворення метал-органiчних координаційних полімерів, що дозволило дати кількісну оцінку частотності реалізації можливих типів їх просторових структур. Ретикулярно-хімічний парадокс обумовлений тим, що обмеженiсть числа формально можливих федоровських груп «посилюється» різко вираженою нерівномірністю розподілу вірогідності реалізації цих груп в кристалічних структурах.

Атомна конфігурація, що формує порожнину каркаса, ізоморфна опуклому багатограннику, симетрія якого допускає сполучення з кристалічною ґраткою. Знайдено одинадцять груп Гесселя, що відповідають можливим порожнинним багатогранникам, оцінена відносна вірогідність реалізації порожнин різної геометрії в каркасних структурах. При структурному дизайні сорбентів на основі метал-органічних каркасних сполук доцільно передбачати такі топологічні поєднання атомних комплексів і молекулярних лінкерів, які забезпечують, по-перше, конфігурації порожнин, що відповідають якій-небудь з цих одинадцяти груп Гесселя, а по-друге, формування результуючої просторової структури центросиметричного типу.

1. Tagaev I.A., Tursunova S.U., Andriyko L.S. Investigation and selection of initial materials as possible sources for obtaining sorbents. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2018. 9(4): 432. [in Russian]. https://doi.org/10.15407/hftp09.04.432

2. Gryn S.V., Storchak Z.A., Levchyk V.M., Alekseev S.A., Yaremov P.S., Ilyin V.G. Titanosilicate Micro/Mesoporous TS-1/MCM-41Composites. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2010. 1(4): 415. [in Russian].

3. Pozhidaev Yu.N. Silicon-containing sorption materials: synthesis, properties and application. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya. 2014. 4(9): 7. [in Russian].

4. Rowsell J., Yaghi O.M. Metal-organic frameworks: a new class of porous materials. Microporous and Mesoporous Materials. 2004. 73(1-2): 3. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2004.03.034

5. Butova V.V., Soldatov M.A., Guda A.A., Lomachenko K.A. Metal-organic frameworks: structure, properties, methods of synthesis and characterization. Russ. Chem. Rev. 2016. 85(3): 280. [in Russian]. https://doi.org/10.1070/RCR4554

6. Tsitsishvili G., Tsitsishvili V. Porosity and Topology of Zeolite Structures. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2011. 2(3): 340. [in Russian].

7. Yaghi O.M., Kalmutzki M.J., Diercks C.S. Introduction to Reticular Chemistry: Metal-Organic Frameworks and Covalent Organic Frameworks. (Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH, 2019). https://doi.org/10.1002/9783527821099

8. Eddaoudi M., Moler D.B., Li H., Chen B., Reineke T.M., O'Keeffe M., Yaghi O.M. Modular chemistry: secondary building units as a basis for the design of highly porous and robust metal-organic carboxylate frameworks. Accounts of Chemical Research. 2001. 34(4): 319. https://doi.org/10.1021/ar000034b

9. O'Keeffe M., Yaghi O.M. Topological analysis of metal-organic frameworks with polytopic linkers and/or multiple building units and the minimal transitivity principle. Chem. Rev. 2014. 114(2): 1343. https://doi.org/10.1021/cr400392k

10. Baburin I.A., Blatov V.A., Carlucci L., Ciani G., Proserpio D.M. Interpenetrating metal-organic and inorganic 3D networks: A computer-aided systematic investigation. Part II. Analysis of the Inorganic Crystal Structure Database. Journal of Solid State Chemistry. 2005. 178(8): 2452. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2005.05.029

11. Mak T., Zhou G.-D. Crystallography in modern chemistry. (New York: Wiley-Interscience, 1997).

12. Sunada T. Topological Crystallography. (Tokyo: Springer, 2013). https://doi.org/10.1007/978-4-431-54177-6

13. Banaru A.M. The critical coordination number in homomolecular crystals. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 2: Khimiya. 2009. 50(2): 100. [in Russian]. https://doi.org/10.3103/S0027131409020023

14. Lord E.A., Banaru A.M. The number of generating elements in a spatial group of a crystal. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 2: Khimiya. 2012. 53(2): 81. [in Russian]. https://doi.org/10.3103/S0027131412020034

15. Belov N.V. Notes on structural crystallography and fedorov symmetry groups. (Moscow: Nauka, 1986). [in Russian].