21 de octubre de 2022.
Como parte del programa Ciencia en Directo, el Dr. Elí Sánchez González —investigador del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM— impartió la conferencia: Materiales poliméricos basados en cajas metal orgánicas (MOCs), el jueves 20 de octubre del presente año. La actividad se transmitió en vivo a través de Zoom y Facebook institucionales.
Durante su conferencia, presentó de forma general el universo de materiales porosos. También ahondó sobre la familia de polímeros orgánicos porosos hasta llegar a las cajas metal orgánicas o MOCs, por sus siglas en inglés, a lo que explicó que éstas pueden estar constituidas por una unidad inorgánica con centro metálico o bien con una unidad inorgánica con ligante orgánico. Para ilustrar las diferencias entre los MOFs y los MOCs dijo que en los primeros (enrejados metal-orgánicos) se hace química reticular, el ligante es lineal y con ello se producen enrejados metal-orgánicos. Se obtienen rejillas unidas a través de ligantes y originan una red cristalina que puede ser infinita si se empalma con otra rejilla. A partir de esta rejilla se crean espacios para almacenar o para separar, lo que da origen a materiales porosos con diferentes utilidades.
Por su parte, en los MOCs utilizan ligantes angulares que se unen a otros para formar moléculas en forma de caja; ésta no crece en dos o tres dimensiones o largo alcance. Con respecto al enrejado, sí se encoge a su mínima expresión, a un poro mínimo, también se logran bloques de construcción supramolecular en fase pura, fase esposito o para formar materiales nuevos.
De forma importante remarcó que este tipo de materiales son nuevos y en sus propiedades cruciales las cajas pueden predecir un diseño geométrico, para ello es necesario que sean estables para lograr una porosidad permanente. Con respecto al diseño geométrico, se da a partir del ligante con nodos, donde se pueden obtener diferentes poliedros con nodos de diversas conexiones; pudiendo diseñar materiales como sólidos de diferente número de caras.
Con respecto a la porosidad permanente, Elí Sánchez dijo que se investiga cuánto gas puede absorber para saber si es poroso o no y determinar su grado de porosidad. Las cajas se pueden utilizar como bloques de construcción, pues dentro de las moléculas hay un vacío o porosidad intrínseca que al arreglar o modificar se logra una porosidad extrínseca, que es definido por el arreglo espacial, es controlado por el ensamblado y que se logra por la funcionalidad superficial, pudiendo ser de parte orgánica o inorgánica.
Al exponer la combinación de polímeros y cajas metal orgánicas, habló de dos estrategias: la primera puede ser física; mientras que la segunda es química, ya sea de forma covalente (química de ligantes o la parte orgánica); o bien por coordinación (nodo inorgánico).
Destacó que la estrategia de entrecruzamiento covalente se aplica en geles suaves, dando como resultado una estrategia asequible. Mientras que del entrecruzamiento con enlace de coordinación resultan cajas mediante un proceso de elongación que forma pequeñas esferas. Esto se aplica en redes coloidales o geles macroscópicos.
Entre sus conclusiones dijo que estas cajas metal orgánicas se aplica para separar CO2 o purificación de gases, destacando que estos materiales son nuevos: “no existen materiales semejantes en la naturaleza”, remarcó Elí Sánchez. Además de explicar que ya se está aplicando esta investigación en el desarrollo de polímeros usados en robótica suave, particularmente aplicados a nivel de la piel: se han desarrollado sensores que miden temperatura, podrán dar origen a membranas regenerables como la piel. Asimismo, agregó que su aplicación puede ser en ramas como la Biomedicina, ya que al tener un tamaño de partícula muy pequeño pudieran introducirse al torrente sanguíneo como un liberador de fármacos.
Durante la ronda de preguntas, el doctor Elí Sánchez señaló los retos que han suscitado trabajar con las cajas metal-orgánicas, comentó que “el reto principal es que se forme una caja”, ya que si la síntesis no sale bien se obtiene material cristalino y aunque no es algo negativo explicó que el objetivo realmente es que salga un material molecular: “el diseño de las condiciones de síntesis nos puede llevar a varios caminos. Eso es lo más difícil, que te salga una caja”, indicó el investigador.
Finalmente, detalló que el diseño de estas cajas principalmente está definido por el centro metálico, siendo el más común el cobre, por su parte la complejidad del ligante dependerá de la habilidad de síntesis orgánica de cada investigador.
