Estrutura local hierárquica mista em uma estrutura organometálica desordenada

Estruturas organometálicas amorfas (MOFs) são uma classe emergente de materiais. No entanto, sua caracterização estrutural representa um desafio significativo. Fe-BTC, e o equivalente comercial Basolite® F300, são MOFs com uma capacidade catalítica incrivelmente diversificada, mas suas estruturas desordenadas permanecem pouco compreendidas. Aqui, usamos microscopia eletrônica avançada para identificar uma estrutura nanocomposta de Fe-BTC onde domínios nanocristalinos estão embutidos em uma matriz amorfa, enquanto medições de espalhamento total em síncrotron revelam a extensão da ordem atômica local dentro de Fe-BTC. Usamos um algoritmo baseado em polimerização para gerar uma estrutura atomística para Fe-BTC, o primeiro exemplo dessa metodologia aplicada ao campo de MOFs amorfos fora da bem estudada família de estruturas de imidazolato zeolítico. Isso demonstra a aplicabilidade dessa abordagem computacional para a modelagem de outros sistemas de MOFs amorfos com uma potencial generalidade em relação a todas as químicas e conectividades de MOFs. Descobrimos que as estruturas de Fe-BTC e Basolite® F300 podem ser representadas por modelos contendo uma mistura de ordem de curto e médio alcance, com uma proporção maior de ordem de médio alcance em Basolite® F300 do que em Fe-BTC. Concluímos discutindo como nossa abordagem pode permitir a descoberta computacional em alta capacidade de MOFs amorfos funcionais.