hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
أطر فلزية عضوية التحفيز
من الاستخدامات المحتملة للأطر الفلزية العضوية استخدامها على هيئة احفازات غير متجانسة ، ولكن لا يزال هذا التطبيق في طور الدراسة، ولا توجد منتجات تجارية منها بعد.
أطر فلزية عضوية التحفيز
تتميز الأطر الفلزية العضوية بارتفاع مساحة السطح، والمسامية القابلة للتوليف  والتنوع في احتمالات التركيب من الفلزات والربيطات العضوية الوظيفية، مما يجعلها محط اهتمام للتطبيق في مجال التحفيز. تعد الزيوليتات من المركبات الشبيهة في الخواص والمستخدمة بشكل واسع في مجال التحفيز في عدد من المجالات، منها المجال البيئي على سبيل المثال. ولكن الزيوليتات محدودة فراغياً بالتناسق الثابت لرباعيات الوجوه  لنقاط الارتباط (العقد) المكونة من ذرات السيليكون والألومنيوم Si/Al ومن ربيطات الأكسيد ثنائية التناسق. على العكس من ذلك، فإن الأطر الفلزية العضوية لها تنوع أكبر غير مقيد فيما يخص الإمكانيات المحتملة للتركيب الهندسي للمعقدات التناسقية. بالإضافة إلى ذلك، فإن أبعاد المسامات في الزيوليتات لا يمكن لها أن تكون أكبر من 1 نانومتر، مما يحدد من فرص التطبيقات التحفيزية لها في مجال اصطناع الجزيئات العضوية الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للأطر الفلزية العضوية أن تضم في بنيتها أثناء اصطناعها في شروط معتدلة على مجموعات وظيفية ذات دور مهم في عملية التحفيز. بالمقارنة، لا يمكن إجراء مثل هذه العملية مع الزيوليتات أو المواد البلورية ذات المسام الذقيقة المرتكزة في بنيتها على الأكاسيد، لأنها غالباً ما تحضّر تحت شروط قاسية، تتضمن مثلاً إجراء عملية تكليس  عند درجات حرارة مرتفعة من أجل إزالة القوالب العضوية . من الأمور الأخرى التي تختلف فيها الزيوليتات عن الأطر الفلزية العضوية، أنه من غير الممكن للزيوليتات أن تستحصل على شكل نقي من التصاوغ المرآتي ، الأمر الذي يعيق استخدامها في تطبيقات متعلقة بتحفيز تفاعلات الاصطناع اللامتناظر ، مثلما الحال في الصناعات الدوائية والكيميائية الزراعية على سبيل المثال. بالمقابل، من الممكن إدراج ربيطات نقية التصاوغ المرآتي، بالشكل الذي يمكنها تحفيز تلك الأنواع من التفاعلات.
أطر فلزية عضوية التحفيز
يعد الإطار الفلزي العضوي MIL-101 واحدة من أكثر الأطر الفلزية العضوية استخداماً في مجال التحفيز، والذي يحوي في تركيبه على عدد من الفلزات الانتقالية  المختلفة مثل الكروم. من جهة أخرى، ليست كل تصاميم الأطر الفلزية العضوية تكون ملائمة لعمليات التحفيز، إذ وجد أن استقرار وثباتية بعض الأطر الفلزية العضوية المستخدمة على هيئة حفازات ضوئية  في الأوساط المائية وتحت شروط مؤكسدة قوية ليست كبيرة.
مثلما الحال مع باقي الحفازات غير المتجانسة ، فإنه من الممكن فصل الأطر الفلزية العضوية المستخدمة في مجال التحفيز عن وسط التفاعل بعد انتهائه، ثم إعادة تدويرها. على العكس من الحفازات المتجانسة . في بعض الحالات، تؤدي الأطر الفلزية العضوية إلى الحصول على استقرارية وثباتية أكبر للحفاز. بالإضافة إلى ذلك، توفر الأطر الفلزية العضوية انتقائية على مستوى قياس الركازة .
أطر فلزية عضوية التحفيز
من أولى التقارير عن الحفازات المرتكزة على الأطر الفلزية العضوية استخدام إطار فلزي عضوي ثنائي الأبعاد مرتكز على الكادميوم Cd(4,′4-bpy)2(NO3)2 من أجل تحفيز تفاعل سيللة سيانوية  للألدهيدات. طورت بعد ذلك أطر فلزية عضوية ثنائية الأبعاد حاوية على أيونات من البلاديوم على شكل عقد، وبوجود ربيطات من 2-هيدروكسي بيريميدينولات  على شكل دعامات. على الرغم من وجود إشباع تناسقي ، إلا أن مراكز البلاديوم في الإطار الفلزي العضوي المذكور آنفاً استطاعت تحفيز تفاعل أكسدة الكحولات ، وتفاعل هدرجة الأوليفينات ، بالإضافة إلى تفاعل ازدواج سوزوكي . على الأقل تتطلب هذه التفاعلات بالضرورة وجود اهتزازات أكسدة-اختزال  للعقد الفلزية بين المركبات الوسيطية للبلاديوم الثنائي Pd(II) (حالة الأكسدة +2) والبلاديوم الصفري Pd(0) (حالة الأكسدة 0)، ويرافق ذلك حدوث تغيرات جذرية في العدد التناسقي، الأمر الذي سيؤدي إلى زعزعة الاستقرار  والتقويض الافتراضي  للإطار لو كانت جميع مراكز البلاديوم فعالة تحفيزياً . إن مراقبة شكل الركازة والانقائية للإطار الفلزي العضوي في طور التحفيز يشير إلى أن التفاعلات المحفزة كانت بأسلوب تحفيز غير متجانس، وكانت بالفعل تحدث داخل الإطار وليس على سطحه. بالرغم من ذلك، وعلى الأقل بالنسبة لتفاعل الهدرجة، فمن الصعب الاستبعاد التام لإمكانية حدوث التفاعلات على سطح الإطار. يعد الإطار الفلزي العضوي MOF-5 من الأمثلة الأولى أيضاُ على التطبيقات في مجال التحفيز؛ إذ يتركب من عقد مرتكزة على الزنك على شكل Zn4O وربيطات من 4،1-ثنائي كربوكسيلات البنزين  (BDC) على شكل دعامات، ويستطيع تحفيز تفاعلات مثل تفاعل فريدل-كرافتس في إضافة ثالثي بوتيل  للتولوين وثنائي الفينيل، وتفاعلات ألكلة أخرى.
أطر فلزية عضوية التحفيز
من الأمثلة الحاوية على دعامات (ربيطات) حاوية على مجموعات وظيفية الإطار الفلزي العضوي MOF-199، الذي يحمل الرمز HKUST-1 أيضاً؛ وهو يحوي على تجويفات كبيرة يصل قطرها إلى ما يقارب 6 أنغستروم (Å). للإطار الصيغة [Cu3(btc)2(H2O)3] ويمكن بسهولة إزاحة جزيئات الماء المتناسقة إلى ذرة النحاس المركزية، مما يعطي مواقع حاوية على أيونات النحاس الثنائي Cu(II)، والتي أثبتت مجموعات البحث العلمية أنها تمتلك خواص أحماض لويس ، ويمكنها أن تحفز تفاعل سيللة سيانوية للبنزألدهيد أو الأسيتون. يتميز الإطار بانتقائية كبيرة في تحفيز التفاعلات، ويمكن للانتقائية وللمردود  أن تتأثر بوجود مواقع معيوبة  مثل وجود النحاس الأحادي Cu(I) أو بوجود وحدات من الأحماض الكربوكسيلية غير مكتملة نزع البروتون  للربيطات.
أطر فلزية عضوية التحفيز
يتميز الإطار الفلزي العضوي MIL-101 باحتوائه على فجوات كبيرة، وله الصيغة [Cr3F(H2O)2O(BDC)3]، ويمكن أن يستخدم في تحفيز تفاعل السيللة السيانوية أيضاً. يمكن في هذا الإطار أيضاً إزاحة جزيئات الماء المتناسقة مما يتيح مواقع كروم ثلاثي Cr(III) حرة، ونظراً لكون الكروم الثلاثي حمض لويس أقوى من النحاس الثنائي، فإن الإطار الفلزي العضوي MIL-101 أكثر كفاءة في تحفيز تفاعل السيللة السيانوية للألدهيدات من HKUST-1. بالإضافة إلى ذلك فقد أظهرت التجارب أن المواقع التحفيزية في MIL-101 أكثر مناعة تجاه الاختزال غير المرغوب للبنزألدهيد بالمقارنة مع HKUST-1. من جهة أخرى، تمكنت مجموعات بحثية أخرى من تطوير أطر فلزية عضوية من أجل تحفيز تفاعل السيللة السيانوية مرتكزة على المنغنيز Mn3[(Mn4Cl)3btt8(CH3OH)10].
أطر فلزية عضوية التحفيز
تمكن فريق بحث العالم سوسومو كيتاغاوا  من اصطناع وتطوير أطر فلزية عضوية ذات خواص تحفيزية لها الصيغة [Cd(4-btapa)2(NO3)2]. لهذا الإطار بنية ثلاثية الأبعاد تتكون من شبكات مؤلفة من أزواج متسلسلة متطابقة ، والتي لا تزال قادرة على تشكيل مسامات على المستوى الجزيئي. تتألف العقد في هذا الإطار من أيونات منفردة من الكادميوم، والتي تكون ثمانية التناسق مع ذرات النتروجين الموجودة في ربيطات البيريديل. إلا أن ما يميز هذا الإطار من ناحية تحفيزية هو وجود وظائف أميدية قادرة على القيام بدور تحفيزي لتفاعل تكاثف كنوفيناغل  المحفز قاعدياً للبنزألدهيد مع مالونونتريل . إن التفاعل مع النتريلات الأضخم يتسرع بشكل طفيف، مما يوحي بحدوث التحفيز بشكل رئيسي داخل قنوات المادة بشكل أكبر منه على السطح؛ ومن الجدير بذكره أيضاً هو عدم حدوث أثر التحفيز في الأوساط المتجانسة، والذي فسر بسبب الروابط الهيدروجينية بين الجزيئية  بين جزيئات وحدات btapa . ووفق أسلوب مغاير مثير للانتباه تمكن فريق بحث العالم جيرار فيري  من تحوير الجوف الداخلي للإطار الفلزي العضوي MIL-101 عبر تشكيل رابطة تناسقية بين ذرات الكروم الثلاثي مع واحدة من ذرتي النتروجين المتوفرتين ضمن جزيئات ثنائي أمين الإيثيلين ؛ ثم استخدمت الذرة الأخرى غير المتناسقة في تحفيز تفاعل اعتماداً على قاعدة برونستد لنفس تفاعل تكاثف كنوفيناغل للبنزألدهيد مع النتريلات. وفي أسلوب ثالث نجحت مجموعة بحث العالم كيم كيمون  من اصطناع إطار فلزي عضوي ثنائي الأبعاد، والذي منح الرمز POST-1، والمؤلف من ربيطات من مشتقات بيريدينية من حمض الطرطريك  ومن أيونات الزنك. ما ميز الإطار POST-1 هو وجود قنوات أحادية البعد، أظهر مقطعها العرضي أنها مكونة من ستة عناقيد زنك ثلاثية الذرات  ومن ست دعامات من الربيطات، ثلاثة منها كانت فيها ذرات النتروجين البيريدينية متناسقة مع أيونات الزنك؛ في حين أن الثلاثة الأخرى المتبقية كانت مبرتنة  ومتجهة نحو داخل القناة . وجد أنه عندما تكون تلك الربيطات معتدلة، تساهم مجموعات البيريديل غير المتناسقة في تحفيز تفاعلات الأسترة التبادلية ، افتراضاً عن طريق تسهيل عملية نزع البروتون  من الكحول المتفاعل. إن عدم حدوث أي تحفيز معتبر للكحولات الضخمة يعد دليلاً قوياً أن التحفيز يجري داخل قنوات الإطار الفلزي العضوي.
أطر فلزية عضوية التحفيز
يقصد بالتحفيز اللايدواني  استخدام الحفازات في تفاعلات لا تكون فيها المنتجات يدوانية ؛ بالتالي لا تحدث فيها انتقائية فراغية.
أطر فلزية عضوية التحفيز
يمكن أن تقوم الربيطات الحاوية على مجموعات وظيفية بدور مواقع تحفيزية. فعلى سبيل المثال اصطنع الإطار الفلزي العضوي ثلاثي الأبعاد مرتكز على الكادميوم من تفاعل ربيطات الأميد ثلاثية السن  وأملاح الكادميوم؛ واستطاع هذا الإطار تحفيز تفاعل تكاثف كنوفيناغل. تقوم مجموعات البيريدين على وحدات btapa بدور ربيطات متناسقة إلى مراكز الكادميوم ثمانية الوجوه، في حين توفر مجموعات الأميد الدور الوظيفي من أجل التآثر مع الركازة الواردة. بشكل محدد، فإن وحدات NH− في مجموعات الأميد تقوم بدور مستقبل إلكترونات ، في حين أن مجموعات الكربونيل C=O تقوم بدور مانح إلكترونات  بشكل ينشط الركازات العضوية من أجل تفاعلات لاحقة. تعد أبحاث العالم فيري رائدة في هذا المجال، فقد نشر أبحاثاً عن إطار فلزي عضوي مرتفع المسامية مرتكز في هيكله على الكروم، إلا أن الفعل التحفيزي لم يكن معتمداً على دور مراكز الكروم الثلاثي غير المشبع، إنما على وحدات ثنائي أمين الإيثيلين المطعمة  على مواقع الكروم الثلاثي، والتي تقوم بدور تحفيزي قاعدي لتفاعلات تكاثف كنوفيناغل. ما أثبت ذلك أن نسبة التحول في التفاعل بالأطر المطعمة بثنائي أمين الإيثيلين كانت 98%، مقابل مجرد 36% للأطر غير المطعمة. من الأمثلة الأخرى على تحوير الربيطات من أجل زيادة الفعل التحفيزي للمواقع الإطارين الفلزين العضويين MIL-53 وDUT-5 المرتكزين على الألومنيوم في بناء الهيكل والمطعمين باليود؛ وكذلك الإطارين UiO-66 وUiO-67 المرتكزين على الزركونيوم، والتي استخدمت جميعها في تحفيز تفاعل أكسدة الديولات .
أطر فلزية عضوية التحفيز
يمكن إنجاز عملية احتجاز  الفلزات النبيلة النشيطة تحفيزياً  من تطعيم المجموعات الوظيفية المتناسقة إلى مواقع الفلزات غير المشبعة على الإطار الفلزي العضوي. ومن الربيطات شائعة الاستخدام في هذا المجال مركب ثنائي أمين الإيثيلين، والذي يمكن أن يطعم على مواقع فلزات الكروم، ويمكن أن يحور الإطار بالشكل الذي يستطيع فيه الإطار أن يحتجز فلزات نبيلة مثل البلاديوم. ويكون للبلاديوم المحتجز نشاط تحفيزي مشابه لحفاز Pd/C في تفاعل هيك . وجد أيضاً أن الجسيمات النانوية  من الروثينيوم المحتجزة داخل الإطار الفلزي العضوي MOF-5 ذات نشاط تحفيزي لعدد من التفاعلات، مثل التحلل الهيدروجيني . يُحفِّز الروثينيوم المحتجز ضمن الإطار الفلزي العضوي عددًا آخرَ من التفاعلات الكيميائية مثل أكسدة الكحول البنزيلي إلى بنزألدهيد، رغم انهيار الإطار في العملية؛ كما استخدم أيضاً في تحفيز تفاعل هدرجة البنزين إلى حلقي الهكسان. في مثال آخر، أبدت جسيمات البلاديوم النانوية المحتجزة ضمن الإطار الفلزي العضوي HKUST-1 خواصاً ذات قاعدية لويس قابلة للتوليف في مواقع الفلزات، بحيث أمكنها من تحفيز تفاعلات أكسدة المحول البنزيلي وتكاثف كنوفيناغل.
أطر فلزية عضوية التحفيز
يمكن للأطر الفلزية العضوية أن تكون محط اهتمام للتفاعلات الكيميائية الضوئية  والبلمرة  نظراً قابلية التوليف  لقياس وحجم وشكل المسامات. على سبيل المثال، اصطنع إطار فلزي عضوي ثلاثي الأبعاد مرتكز على الكادميوم بوجود ربيطات من bpdc (ثنائي كربوكسيلات ثنائي الفينيل ) وbpy (ثنائي البيريدين)؛ ووجد أن قادر على توفير بيئة ملائمة لدراسة الكيمياء الضوئية لمركب أورثو ميثيل ثنائي بنزيل الكيتون  بشكل مكثف؛ كما أبدى خواص ملائمة لإنتاج حلقي البنتانول. استخدمت الأطر الفلزية العضوية أيضاً في دراسة تفاعلات البلمرة ضمن الفراغ المحتجز داخل قنوات هياكل الأطر، من أجل معرفة تأثير المحيط على ناتج تفاعل البلمرة. من أجل ذلك قام العالم سوسومو كيتاغاوا بدراسة تفاعلات بلمرة الستايرين  وثنائي فاينيل البنزين  والأسيتيلينات المستبدلة  وميثاكريلات الميثيل  وأسيتات الفاينيل  ضمن الأطر كعوامل محتملة من أجل البلمرة الجذرية .
أطر فلزية عضوية التحفيز
يقصد بالتحفيز اللامتناظر  استخدام الحفازات في تفاعلات تكون فيها المنتجات يدوانية ؛ مثل تفاعلات الاصطناع اللامتناظر ، بالتالي تحدث فيها انتقائية فراغية .
أطر فلزية عضوية التحفيز
توجد هناك العديد من الاستراتيجيات من أجل تصميم وبناء إطار فلزي عضوي ذي تجانس يدواني . إحداها إجراء تبلور اصطفائي للربيطات المتجانسة يدوانياً من الربيطات غير اليدوانية، إلا أن العينات الناتجة قد تكون حاوية على الشكلين الفراغيين غير المنطبقين، بالتالي سيستحصل على مزيج راسيمي . ولكن بالفعل نجحت مجموعة بحث من استحصال أطر فلزية عضوية متجانسة يدوانياً عبر التحكم المنضبط بدرجة التنوّي  أثناء نمو البلورات. في حين أن مجموعة بحثية أخرى تمكنت من تحقيق ذلك الهدف عبر استخدام وسائل كيميائية للتأثير على التباينات الإحصائية  للأشكال الفراغية أثناء عملية التبلور. بأسلوب آخر يمكن التأثير على نمو بلورات الأطر الفلزية العضوية بشكل انتقائي فراغي عبر استخدام ربيطات غير يدوانية، مثلما فعلت مجموعة بحثية بإضافة ربيطة مشتركة يدوانية  من أجل التوجيه نحو تشكل أطر فلزية عضوية متجانسة يدوانياً عبر التحكم في تغليب شكل يدواني على الآخر  للوالب  أثناء نمو البلورات. في حين أن مجموعة بحثية أخرى استخدمت سائلاً أيونياً  ذا كاتيونات يدوانية وسطاً للتفاعل من أجل توجيه اصطناع الأطر الفلزية العضوية فراغياً.
أطر فلزية عضوية التحفيز
تمكنت مجموعة بحثية من استحصال أطر فلزية عضوية متجانسة يدوانياً حاوية على ربيطات معقدة مثل BINAP  وBINOL  والمتميزة بأنها ربيطات يدوانية. يمكن لهذه الربيطات أن تشكل روابط تناسقية مع المواقع الفلزية ذات الخواص التحفيزية مما يعزز من الانتقائية الفراغية. كما يمكن إضافة مجموعات فرعية إلى الربيطات مثل البيريدين وحمض الفوسفونيك وأحماض كربوكسيلية بشكل انتقائي إلى المواقع 3,3′ و4,4′ و 6,6′ في الربيطات؛ كما يمكن تغيير طول السلسلة الكربونية للربيطات مما يؤدي إلى إمكانية توليف المسامات انتقائياً.
أطر فلزية عضوية التحفيز
بينت مجموعة بحثية أنه من الممكن إجراء تحوير لاحق  من أجل الحصول على أطر فلزية عضوية متجانسة يدوانياً ذات انتقائية فراغية، والتي لها تطبيقات خاصة في مجال التحفيز. أظهر ذلك الإطار الفلزي العضوي المرتكز على الكادميوم خواص كفاءة تحفيزية لتفاعل إضافة ثنائي إيثيل الزنك . يمكن للفعالية التحفيزية  للأطر الفلزية العضوية أن تتغير اعتماداً على هيكل الإطار، إذ تمكنت مجموعة بحثية من اصطناع أطر فلزية عضوية بإمكانها تحفيز تفاعلات مختلقة اعتماداً على تغير البنية الشبكية داخل الإطار.
أطر فلزية عضوية التحفيز
من الأساليب الأخرى في إنشاء أطر فلزية عضوية متجانسة يدوانياً وذات فعالية تحفيزية أن تدمج المعقدات الفلزية اليدوانية، والتي تكون بحد ذاتها حفازات أو طلائع حفازات ، مباشرةً إلى هياكل الأطر. على سبيل المثال، تمكنت مجموعة بحثية من دمج ربيطة يدوانية وثنائي كربوكسيلات ثنائي الفينيل مع نترات الزنك Zn(NO3)2، مما أدى إلى استحصال شبكات بينية ثنائية الأبعاد داخل بنية الإطار ثلاثي الأبعاد، والتي وجد أنها ذات تحفز تفاعلات تشكل لامتناظر للإيبوكسيد  في الأوليفينات. لم يلاحظ انحفاض في الكفاءة التحفيزية أثناء التفاعل، وأمكن إعادة تدوير وإعادة استخدام الحفاز لعدة مرات. في مثال أخرى، تمكن مجموعة بحثية من تطوير أنظمة أطر فلزية عضوية مرتكزة على وحدات بنائية من فوسفونات الزركونيوم  وعناقيد روثينيوم (Ru) وربيطات BINAP؛ وأبدت تلك المواد الهجينة المسامية واليدوانية المرتكزة على فوسفونات الزركونيوم، والحاوية على طلائع حفازات من Ru(BINAP)(NH2)2Cl2، خواصاً تحفيزية ذات انتقائية فراغية ممتازة (وصلت نسبة فائض المصاوغ المرآتي (ee)  إلى 99.2%) في تفاعلات الهدرجة اللامتناظرة للكيتونات العطرية.
أطر فلزية عضوية التحفيز
تعمل بعض المجموعات البحثية على تصميم الأطر الفلزية العضوية المحاكية حيوياً  للجزيئات الحيوية، إذ يمكن أن تشابه الإنزيمات في تصميمها وفعاليتها إلى حد ما، وذلك عن طريق دمج مواقع منفردة متعددة النوى  ووحدات معتمدة على مبدأ ضيف-مضيف ذات ردود فعل ديناميكية  بالإضافة إلى بيئة فجوات كارهة للماء  والتي جميعها تمثل الخواص المميزة للإنزيمات. من الأمثلة المعروفة على التحفيز التعاوني  المتضمن وجود أيونات لفلزين اثنين في الأنظمة الحيوية كل من المواقع ثلاثية الحديد في إنزيم المؤكسدة الأحادية للميثان (مونوأكسجيناز الميثان )، والمواقع ثنائية النحاس في إنزيم سيتوكروم سي أكسيداز ، وكذلك المواقع ثلاثية النحاس في إنزيمات أكسيداز مختلفة؛ وهناك تشابه مع الوحدات البنائية لعدد من الأطر الفلزية العضوية. وذلك يشمل المواقع ثنائية النحاس في إطار MOP-1، والوحدات ثلاثية النحاس في إطار HKUST-1، أو الوحدات ثلاثية الحديد في إطار MIL-88، وإطار IRMOP-51. من جهة أخرى، تظهر الوحدات البروتينية في الأنظمة الإنزيمية خواص تعرف جزيئي  وألفة مرتفعة  نحو ركيزات معينة. وتكون هذه الخواص محدودة في الزيوليتات بسبب البنية الجسيئة  غير المرنة؛ على العكس من الخواص الديناميكية وردود الأفعال لشكل الضيف  والتي تجعل من الأطر الفلزية العضوية أكثر شبهاً للإنزيمات، فقد وجد أن بعض الأطر الهجينة حاوية على أجزاء عضوية يمكن لها أن تدور نتيجة لأثر منبه  مثل الضوء أو الحرارة.
أطر فلزية عضوية التحفيز
يمكن أن تستخدم القنوات المسامية في هياكل الأطر الفلزية العضوية مواقعاً من أجل التحفيز الضوئي ؛ إذ يمكن للعقد في العناقيد الفلزية أن تقوم بدور نقط كمومية  ذات خواص شبه موصلة والتي تتفعل نتيجة للأثر الضوئي بشكل تقوم فيه الربيطات بدور لاقطات إشارة (هوائيات للفوتونات ). أظهرت الحسابات النظرية أن فجوة النطاق  في الأطر الفلزية العضوية تتراوح بين 1.0 و 5.5 إلكترون فولت (eV)، ويمكن تغييرها عبر تغيير درجة الترافق  في الربيطات. على سبيل المثال، برهنت التجارب المخبرية أنه من الممكن توليف فجوة النظاق في الأطر الفلزية العضوية من نمط IRMOF عبر تغيير المجموعات الوظيفية في الربيطات.
أطر فلزية عضوية الخواص الميكانيكية
يتطلب إدراج الأطر الفلزية العضوية في الصناعة معرفة عميقة للخواص الميكانيكية، خاصة أن معطم تقنيات المعالجة الصناعية (مثل البثق  أو التحبيب ) تعرّض الأطر إلى إجهادات انضغاطية  هائلة. إن الاستجابة الميكانيكية للبنى المسامية ذات محل اهتمام خاصة تحت الضغوط المرتفعة. وفي حين يمكن للزيوليتات ومعادن الألومينوسيليكات أن توفر إلى حد ما رؤية للاستجابة الميكانيكية للأطر، إلا أن وجود الربيطات العضوية في بنى الأطر، على العكس من الزيوليتات، يجعل منها ملفتة لاستجابات ميكانيكة رائدة. ولكن بالمقابل هناك تحديات كبيرة، إذ تتميز الأطر الفلزية العضوية بالتنوع البنيوي، مما يعني أن هناك تحدياً كبيراً في تصنيف جميع الخواص الميكانيكية؛ بالإضافة إلى التنوع والاختلاف في الأطر من دفعة  إلى أخرى أثناء الاصطناع؛ وكذلك الشروط التجريبية القاسية (مثل جهاز خلية السندان الألماسي . مما يعني أن التحديد التجريبي للاستجابة الميكانيكية غير قابل للتحقيق بشكل كامل؛ لذلك يمكن إنجاز نماذج حاسوبية  وسيلة بديلة من أجل تحديد العلاقة بين البنية-الخاصية. إن معظم أنظمة الأطر التي أجريت عليها تجارب تحديد الخواص الميكانيكية هي الأطر المرتكزة على الزيوليتات مثل أطر الإيميدازولات الزيوليتية . تخضع الأطر الفلزية العضوية عموماً إلى ثلاثة عمليات تحت التحميل الانضغاطي  وهي: التزجج  (التحول إلى الشكل اللابلوري)، والتعبئة المفرطة  و/أو التحول الطوري تحت الضغط. أثناء التزجج تنهار الربيطات والبنية المسامية داخل الأطر؛ أما أثناء التعبئة المفرطة، فإن الأطار الذي انضغط سكونياً  (أو ركودياً) إلى سائل (غالباً مذيب) سيتمدد بدلاً من أن يتقلص بسبب امتلاء المسامات بالوسط المحمل ؛ أما أثناء التحول الطوري تحت الضغط فتتغير بنية البلورات أثناء التحميل. إن استجابة الأطر الفلزية العضوية هي معتمدة بالدرجة الأولى على طبيعة الربيطات العضوية وعلى العقد الفلزية اللاعضوية. على الرغم من ذلك، فإن أنواع معينة من الأطر تمتلك خواصاً معتمدة على تعدد الأشكال للبلورات
أطر فلزية عضوية الخواص الميكانيكية
الضيف ، حيث يمكن للجزيئات الضيف المختلفة أن تحرض أطوار أو تشكيلات بلورية معينة.
أطر فلزية عضوية الخواص الميكانيكية
لوحظت العديد من الخواص الميكانيكية المختلفة في أطر الإيميدازولات الزيوليتية (ZIFs)؛ وهي أكثر الأطر دراسة في هذا الصدد، نظراً لأنها الأقرب بنيوياً للزيوليتات. هناك نزعة عامة في أطر ZIF، وهي ميل قيم معامل يونغ  والصلادة للتناقص مع ازدياد حجم المسامات المتاحة . تزداد قيم معامل الحجم  للأطر من نمط ZIF-62 مع ازدياد تركيز بنزوإيميدازولات ؛ كما تبدي تلك الأطر أيضاً تحول طوري مستمر من طور المسامات المفتوحة إلى المغلقة عندما يتجاوز تركيز بنزوإيميدازولات قيم أكبر من 0.35 لكل وحدة صيغة . أمكن توليف حجم المسامات المتاحة وحجم أطر ZIF-62 بدقة عند تطبيق ضغوط ملائمة. أظهرت دراسة أخرى أن مادة الإطار ZIF-8 تتمدد عند تطبيق تحميل سكوني في وسط من مذيب، وتلك نتيجة للتعبئة المفرطة للمسامات الداخلية بالمذيب. أظهرت دراسة حاسوبية أن مواد الأطر ZIF-4 وZIF-8 تخضع إلى آلية مخففة لإجهاد القص  حين التحول إلى الشكل اللابلوري للمادة عند ضغوط تقارب 0.34 غيغاباسكال تحت تحميل سكوني، في حين تكون قيم معامل الحجم للمادة لا تزال ضمن مرتبة 6.5 غيغاباسكال. بالإضافة إلى ذلك، فقد أجريت العديد من الدراسات على مواد الأطر ZIF-4 وZIF-8 بإخضاعها إلى العديد من التحولات الطورية المتنوعة تحت الضغط.
أطر فلزية عضوية الخواص الميكانيكية
تعد الأطر الفلزية العضوية المرتكزة على الكربوكسيلات من الأطر الشائعة المتوفرة بالعديد من الأشكال، والتي درست كثيراً. من بين الأمثلة عليها كل من HKUST-1 وMOF-5، بالإضافة إلى أطر MIL.
أطر فلزية عضوية الخواص الميكانيكية
يتألف الإطار HKUST-1 من تراكب عناقيد فلزية من ثنائيات نحاس على شكل عجلة  ولديه نوعان من المسامات. إلا أن إخضاع الإطار لعملية تحبيب ستؤدي إلى انهيار البنية المسامية. على الرغم من أن أغلب الأطر المرتكزة على الكربوكسيلات لديها قيم معامل تمدد حراري سلبية، إلا أنه قد وجد أن الصلادة وقيم معامل يونغ تتناقص عكس التوقعات مع ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن اضطراب وتخرب بنية الربيطات. وجد أيضاً بواسطة المحاكاة الحاسوبية أنه كلما زادت البنية متوسطة المسامية كلما انخفضت قيمة معامل الحجم. بالرغم من ذلك، فقد لوحظت قيم متزايدة من معامل الحجم في الأنظمة الحاوية على بضعة بنى متوسطة المسامية ولكنها كبيرة الحجم، وذلك مقابل الأنظمة الحاوية على العديد من البنى متوسطة المسامية ولكنها صغيرة الحجم، رغم أن توزعات كلا حجمي المسامات لديهما حجم المسامات الكلي ذاته. يبدي الإطار HKUST-1 ظاهرة مشابهة من التعبئة المفرطة في أطر ZIF تحت التحميل السكوني.
أطر فلزية عضوية الخواص الميكانيكية
للإطار MOF-5 بنية مكونة من عناقيد رباعية النوى في تشكيل ثماني الوجوه  ضمن بنية مكعبية. لهذا الإطار قابلية انضغاط  وقيم معامل يونغ (~14.9 GPa) مماثلة للخشب، والتي أثبتت وفق حسابات نظرية الكثافة الوظيفية  واختبارات التثليم النانوي . في حين أنه قد برهن على أن أنظمة MOF-5 تبدي ظاهرة التعبئة المفرطة بوجود تحميل سكوني ضمن وسط من مذيب، إلا أن تلك الأطر هي ذات حساسية مرتفعة تجاه الضغوط، إذ تخضع إلى التزجج / التحول إلى الشكل اللابلوري عبر انهيار للبنية المسامية عند التعرض لقيم ضغط تصل إلى 3.5 ميغاباسكال في حال عدم وجود سائل / مذيب في المسامات.
تمتلك الأطر الفلزية العضوية MIL-53 بنية على هيئة رفوف النبيذ ، وهي تظهر إمكانية تباين الخواص  في قيم معامل يونغ نظراً للمرونة في التحميل ، ولإمكانية قابلية انضغاط خطية سلبية عند ضغطها باتجاه واحد، نظراً لمقدرة بنية رفوف النبيذ على الانفتاح أثناء التحميل.
تعد الأطر المرتكزة على الزركونيوم مثل UiO-66 مثالاً جيداً على نمط الأطر الفلزية العضوية المتينة جداً، وذلك نظراً إلى العناقيد الفلزية سداسية النوى من الزركونيوم Zr6، وتبدي هذه الأطر مقاومة متزايدة تجاه الحرارة والمذيبات والشروط القاسية، مما يجعلها محط اهتمام لدراسة الخواص الميكانيكية للأطر عموماً. أظهر تحديد قيم معامل القص  واختبارات التحبيب أن لأطر UiO-66 خواص ميكانيكية متينة جداً، ولديها تحمل جيد لمقاومة انهيار البنية المسامية عند الانضغاط بالمقارنة مع أطر ZIF والأطر المرتكزة على الكربوكسيلات. من جهة أخرى، وعلى الرغم من إظهار أطر UiO-66 لثباتية واستقرار متزايدين عند التحبيب، إلا أن تلك الأطر تحولت إلى الشكل اللابلوري بسرعة في الظروف المرافقة للطحن بالطاحونة ذات كرات، وذلك نظراً إلى تحطم العقد اللاعضوية التي تتناسق معها الربيطات.
أطر فلزية عضوية التطبيقات
يعد تخزين الهيدروجين من أهم التطبيقات للأطر الفلزية العضوية. للهيدروجين الجزيئي أعلى طاقة نوعية  لأي وقود معروف، ولكن ينبغي أن يكون غاز الهيدروجين منضغطاً بالطور السائل، إذ أن كثافة الطاقة  الحجمية منخفضة جداً، لذلك يستخدم الهيدروجين السائل من أجل نقل وتحزين الهيدروجين، وهي عمليات ذات استهلاك كبير للطاقة. لذلك فإن تطوير وسيلة جديدة من أجل تخزين الهيدروجين، والتي يمكن أن تخفض من الضغط المرافق المطلوب من أجل استحصال كثافة طاقة حجمية عملية، هي محط اهتمام أبحاث مستمرة. لذلك فإن التطبيق المحتمل للأطر الفلزية العضوية في هذا المجال أمر مثير للاهتمام، إذ يمكن أن تستخدم هذه المواد من أجل تخزين الهيدروجين الامتزازي، بسبب ارتفاع مساحة السطح النوعية وقيمة نسبة السطج إلى الحجم، بالإضافة إلى البنى القابلة للتحوير كيميائياً.
أطر فلزية عضوية التطبيقات
بالمقارنة مع أسطوانة غاز مضغوط فارغة، يمكن لأسطوانة غاز مملوءة بالأطر الفلزية العضوية أن تخزن هيدروجين أكثر عند ضغط معين، لأن جزيئات الهيدروجين تمتز على سطح الأطر، كما لا توجد ضرورة في الأطر للحجم الميت  كما هو الحال في الأسطوانات، لذلك لا يوجد عملياً أي ضياع في السعة التخزينية، نتيجةً للحجب الفراغي  من الحجم غير المتاح. علاوة على ذلك، وبسبب أن التقاط الهيدروجين قائم بشكل أساسي على الامتزاز الفيزيائي ، يكون لدى العديد من الأطر نزعة عكوسة بالكامل لالتقاط وتحرير الغازات. وتلك عملية لا تتطلب طاقة تنشيط  مرتفعة. ما يحدد سعة التخزين في الأطر الفلزية العضوية هو كثافة الطور السائل للهيدروجين، وما يجعل الأطر الفلزية العضوية مفيدة في تحزين الهيدروجين هي إمكانية استخدامها في تخزين الهيدروجين الغازي. يعتمد المدى الذي يمكن لغاز فيه أن يمتز على سطح إطار فلزي عضوي على درجة الحرارة وعلى ضغط الغاز. عموماً يزداد الامتزاز مع انخفاض درجة الحرارة وزيادة الضغط، إلى حين الوصول إلى حد أعظمي، غالباً بين 20-30 بار، وبعد ذلك تتناقص سعة الامتزاز. من جهة أخرى، يحب أخذ عين الاعتبار أن على الأطر الفلزية العضوية المراد استخدامها في تخزين الهيدروجين في خلايا الوقود في المركبات أن تكون قابلة للتشغيل بكفاءة عند درجات حرارة وضغوط محيطة معتدلة، وكذلك آمنة التطبيق في الشوارع العامة. يعمل الباحثون على تطوير أطر فلزية عضوية من أجل استخدامها في خلايا الوقود، بالشكل الذي يمكن استخدامها في المركبات وبالشكل الذي تحقق فيه المواصفات الموافقة في الدول، مثل تلك الصادرة عن وزارة الطاقة في الولايات المتحدة.