Koordinationspolymere: von metall‐organischen Gerüsten zu Kugeln

Abstract

Koordinationspolymere werden seit mehr als fünfzig Jahren erforscht, [1] in letzter Zeit ist der Begriff "Koordinationspolymer" allerdings immer mehr durch den Begriff "metallorganisches Gerüst" (metal-organic framework, MOF) verdrängt worden.[2] Die Forschung an metall-organischen Gerüsten hat in den letzten zehn Jahren so rasant zugenommen, dass man heute beim Studium der angesehensten chemischen und materialwissenschaftlichen Zeitschriften beinahe zwangsläufig auf die neuesten Entwicklungen beim Design dieser faszinierenden Materialien und bei der Evaluierung ihrer Eigenschaften stößt.[2] Ursächlich für dieses Forschungsinteresse sind zwei Aspekte: Erstens gibt es eine fast unendliche Zahl möglicher Kombinationen von Baublöcken -Metallkationen oder -cluster und multitope Brückenliganden -, was Forschern ein riesiges Betätigungsfeld eröffnet. Zweitens lassen sich die Gerüste so gestalten, dass sie porös sind und als Wirte für eine Gastspezies dienen können.[2] Aus solchen Systemen erwachsen viele interessante Eigenschaften, aber allen Materialien wohnt die Einschränkung inne, dass sie makroskopische Feststoffe sind, die so gut wie kein spezielles Verhalten in Lösung zeigen.In einer Veröffentlichung von Maspoch et al. [3] wurde nun eindrucksvoll beschrieben, dass sich die Einschränkungen metall-organischer Gerüste umgehen lassen, indem man aus Metallsalzen und ditopen Liganden nano-und mikroskalige Kugeln herstellt. Zudem zeigten die Autoren, dass solche Materialien zur Aufnahme einer Vielzahl an Spezies befähigt sind. Die Synthese derartiger metall-organischer Kugeln ist von mehreren Gruppen, [4,5] insbesondere von Oh und Mirkin, [4] Was diese metall-organischen Kugeln von anderen, auf den ersten Blick eng mit ihnen verwandten metall-organischen Polyedern aus wenigen Metallkationen und Brücken-liganden unterscheidet, sind ihre Einschlusseigenschaften und ihre Gesamtgröße. Die typischen Abmessungen von Polyedern solcher seit einiger Zeit ausführlich untersuchten Verbindungen [6] betragen ein paar Nanometer, und ihre Aufnahmefähigkeit beschränkt sich auf einzelne oder im Höchstfall sehr wenige Gastmoleküle. Die Abmessungen der metall-organischen Kugeln von Maspoch et al. reichen von 100 nm bis über 1 mm (Abbildung 1). Sie sind also um mehrere Größenordnungen größer als metall-organische Polyeder, aber dennoch wesentlich kleiner als kristalline Proben analoger Gerüstmaterialien.