دکتر علی مرسلی و حسین قاسم‌پور از دانشگاه تربیت مدرس به همراه گروه پروفسور دنیل مسپوک از کشور اسپانیا، موفق به معرفی استراتژی جدیدی با عنوان «برشِ شبکه»، جهت هدایت هوشمندانه چیمان فضایی (توپولوژی) پلیمرهای کوئوریناسیونی نانومتخلخل معروف به چارچوب‌های فلز آلی شدند.
برشِ شبکه: راهبرد سودمند جهت هدایت هوشمندانه چیدمان پلیمرهای معدنی
چارچوب‌های فلز-آلی (MOF) نانومتخلخل زیرمجموعه‌ایی شناخته شده از پلیمرهای کوئوردیناسیونی هستند که به علت درصد تخلخل بالا و تنوع ساختاری بی‌رقیب توجه بسیاری از دانشمندان علم شیمی را به خود جلب کرده‌اند. چیدمان واحدهای سازنده این چارچوب‌ها (مولکول‌ها و خوشه‌های فلزی) بسیار شبیه به بلوک‌های خانه‌سازی اسباب‌بازی کودکان است و خلاقیت در انتخاب نوع، شکل و نحوه چیدمان واحدهای سازنده در تعیین شبکه فضایی چارچوب نهایی و همچنین خواص فیزیکی و شیمیایی آن نقش اصلی را ایفا می‌کند. از آنجا که کارآمدی MOFها ریشه در خواص ساختاری، شیمیایی و فیزکی آن‌ها دارد، مطالعه و کشف راهکارهای نو جهت پیش‌بینی، تعیین و حتی هدایت چیدمان شبکه در این دسته از مواد یکی از ارزشمندترین زمینه های تحقیقاتی در حوزه شیمی کوئوردیناسونی و نانوشیمی است.
در این تحقیق یک روش جدید برای استنباط توپولوژی MOFها حاوی اتصال‌دهنده آلی کم تقارن، که برشِ شبکه نامیده می‌شود، پیشنهاد شد. این روش بر اساس سنتز شبکه‌های جدید از طریق تجزیه‌وتحلیل منطقی شبکه‌های منظم با واحدهای سازنده مولکولی با اتصال بالاتر معرفی شده است. برای پیش‌بینی توپولوژی MOFها با مولکول‌های زیگزاگی شکل از ایجاد بریدگی در شبکه استفاده شد. برای این منظور، با حذف دو گروه اتصال شونده به صورت یک در میان از واحد سازنده مربع/مستطیل شکل، واحدهای زیگزاگی شکل طراحی شدند. مطالعات نرم‌افزاری نشان داد که به‌کارگیری این رویکرد بر روی ۱۷ شبکه شناخته شده حاوی واحد مربع/مستطیل شکل، از طریق قطع اتصالات بین واحدهای سازنده منجر به ایجاد ۱۰ شبکه با توپولوژیهای مختلف است. همچنین، نتایج حاکی از آن است که برخی از ساختارهای گزارش شده در متون علمی پیشین، این راهبرد را تایید می‌کند. به‌عنوان اثبات راهبرد پیشنهاد شده، با استفاده از روش برشِ شبکه سه MOF جدید با به‌کارگیری واحدهای زیگزاگی شکل سنتز و شناسایی شد که هر کدام دارای توپولوژی پیش‌بینی شده به صورت نرم‌افزاری هستند.
این کار تحقیقاتی توسط دکتر علی مرسلی و حسین قاسم‌پور از گروه شیمی معدنی دانشگاه تربیت مدرس تهران و با همکاری گروه دنیل مسپوک از دانشگاه UAB بارسلونا در ماه می ۲۰۲۰ در مجله انجمن شیمی ایالات متحده آمریکا، JACS، به چاپ رسیده است.
