1650025936

Logistyka - nauka

Beata Staśkiewicz Uniwersytet Wrocławski

Kryształy organiczno-nieorganiczne - wybrane własności; przykłady zastosowań

Wprowadzenie

Kryształy organiczno-nieorganiczne występujące pod równoważna nazwą kryształów hybrydowych, są obecnie treścią licznych opracowań naukowych jak i problemem przewodnim wielu laboratoriów na świecie, specjalizujących się w syntezie materiałów o dość nietypowych cechach. Powód to stały wzrost zainteresowania materiałami odznaczającymi się niekonwencjonalnymi własnościami, zwłaszcza optycznymi, magnetycznymi i elektrycznymi [1], Związki hybrydowe z powodzeniem wykorzystuje się w separacji gazów, katalizie czy też przechowywaniu informacji. Najnowsza literatura wskazuje na silną tendencję do łączenia właściwości makroskopowych elektrycznych, za które odpowiedzialna jest część organiczna badanych kryształów, ze stabilnością termiczną i elastycznością, które zapewnia część nieorganiczna. Materiały hybrydowe zaliczyć można do typowych związków koordynacyjnych -polimerów koordynacyjnych, głównie jako związki o strukturze szkieletowej z jonami metali jako węzłami oraz ligandami traktowanymi jako połączenia. Co ciekawe określenie „polimery koordynacyjne” pojawiło się dopiero na początku 1960 roku, natomiast po raz pierwszy wykorzystano je w pracy z 1964 [2].

W literaturze stosunkowo powszechne są przykłady jednowymiarowych (ID) [3, 4] i 3D nanoporowatych polimerów koordynacyjnych - np. materiały zeolitowe opisane w [5], W tego typu polimerach poszczególne składniki są połączone słabszymi energetycznie wiązaniami koordynacyjnymi, podtrzymującymi całą strukturę zeolitów, odznaczające się słabszą stabilnością termiczną, jednakże nie wykluczającą wielu zastosowań, zwłaszcza w układach z wiązaniami typu metal-tlen-metal. Nagły wzrost zainteresowania materiałami hybrydowymi nastąpił w latach 90-tych ubiegłego stulecia, zwłaszcza po opublikowaniu przez Robsona w 1990 roku [6] przełomowej pracy, dającej podstawy ważnej dziedzinie jaką jest inżynieria kryształów - nauka pozwalająca połączyć właściwości materiałów z ich potencjalnym zastosowaniem [7].

Hybrydy organiczno-nieorganiczne najogólniej zdefiniować można jako związki, zawierające człony nieorganiczne i organiczne, jako integralne części nieskończonej sieci, połączonych ze sobą w co najmniej jednym wymiarze [8]. Większość ze znanych struktur hybrydowych można podzielić na dwie kategorie: i) polimery koordynacyjne lub porowate struktury metalowo-organiczne (Metal Organie Framework), z połączeniami typu metal-ligand-metal; ii) hybrydy tlenków metali, zawierające nieskończone matryce połączeń typu metal-tlen-metal, jako integralną część ich struktury, stanowiące podgrupę większej klasy hybryd z wiązaniami typu metal-X-metal, gdzie w miejsce X wprowadza się inne pierwiastki jak np. Cl, N lub S.

Jak się okazuje wieloznaczeniowość słowa „hybrydowy” niejednokrotnie utrudnia prawidłową korelację tego pojęcia z materiałami o budowie krystalicznej. Dzieje się tak, ponieważ w praktyce słowo „hybrydowy” częściej określa nowe marki udoskonalonych typów samochodów, laptopów, czy też rowerów [9]. Inaczej jest w środowisku naukowym - fizyków czy chemików, którzy termin ten najczęściej wykorzystują do nazwania zarówno wyprowadzonych przez siebie modeli teoretycznych [10] jak i wielowarstwowych urządzeń w skali makroskopowej [11] czy też kompozytów.

W niniejszym opracowaniu termin „hybryda organiczno-nieorganiczna” będzie przede wszystkim określał materiał krystaliczny łączący składowe organiczne jak i nieorganiczne w makroskopowej skali.

' B. Staśkiewicz - Uniwersytet Wrocławski. Wydział Fizyki i Astronomii. E: [e-mail]

Logistyka 4/2013