Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs – Metal Organic Frameworks)

Mit MOF-Charakterisierungslösungen robuste Strukturen aufbauen

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Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) sind hybride, kovalente Kristallstrukturen, die durch die Reaktion von organischen Molekülen mit Metall-Ionen entstehen. Sie sind nicht nur haltbarer als organische Kristalle, sondern eignen sich durch ihre nanometrischen, miteinander verbundenen Hohlräume bestens zum Einfangen, Speichern und Katalysieren von Ionen und Molekülen.

Dank dieser Fähigkeiten können MOFs in zahlreiche Anwendungen (z. B. Gasspeicherrung und -trennung, Trennung und Reinigung von Flüssigkeiten, elektrochemische Energiespeicherrung, Katalyse oder Wirkstoffabgabe) einen erheblichen Mehrwert erbringen. Sie können auch für Gassensor-Geräte verwendet werden, die diesen Prozess messen und darauf reagieren.

Warum ist die Materialcharakterisierung in MOFs so wichtig?

Um die Vorteile von MOFs in vollem Umfang zu nutzen, müssen Sie in der Lage sein ihre wichtigsten Eigenschaften und die lokale Umgebung anzupassen. Dazu zählen beispielsweise das elektrische Feld, Temperatur, Druck oder Chemie. Im Detail ermöglicht Ihnen Materialcharakterisierung und -optimierung, die angezogenen Moleküle oder Ionen, optimal zu bestimmen und zu kontrollieren, wie schnell das MOF sie anzieht und freisetzt, und sicherzustellen, dass dies effektiv geschieht. So stellen Sie sicher, dass Ihr MOF robuste und konsistent verarbeitbare Endprodukte liefert. 

Welche MOF-Eigenschaften sind wichtig?

Durch die Kristallstrukturen sind die MOFs aufnahmefähig. Indem man die Moleküle, aus denen ein MOF besteht, und seine Synthese anpassen  kann, kann man die Größe, die Konnektivität und die Bindungsaffinität der Hohlräume der Kristalle optimieren, um bestimmte Moleküle oder Ionen anzuziehen. Hierfür benötigen Sie ein ausgezeichnetes Verständnis dafür, wie die Kristallgitterstruktur mit anderen Molekülen und Ionen interagiert und wie Veränderungen in der Wirtsumgebung diese Struktur beeinflussen.

Partikelgröße und Morphologie zu verstehen ist ebenfalls von großer Bedeutung, da die Optimierung dieser Eigenschaften die Leistung Ihres MOF maximieren kann. Im Detail bedeutet dies, dass die Gesamtoberfläche der Partikel festlegt, wie effektiv Gase oder Flüssigkeiten hindurchfließen können und wie schnell das MOF Moleküle oder Ionen anzieht oder wieder freisetzt. Für das beste Endprodukt müssen Moleküle konstant ihre Größe beibehalten, intakt bleiben, nicht agglomeriert sein und der Pulverdurchfluss sowie die Verdichtung müssen kontrolliert werden.

Davon abgesehen kann die Überwachung der Konzentration von Elementen in der Trägerflüssigkeit eines MOF dazu beitragen, dass das MOF Ionen effektiv aufnimmt und wieder freisetzt. 

Und schließlich können die Oberflächen synthetischer Nanopartikel geändert werden, wenn MOFs in Form synthetischer Nanopartikel formuliert werden. Somit können Nanopartikel in Zellen gelangen und eine große Anzahl aktiver und zielgerichteter Arzneimittel übermitteln. Um mit dieser Art von MOF-Anwendung Erfolg zu haben, ist es entscheidend, dass Sie die Hydrodynamik der Nanopartikel verstehen.

Was sind unsere MOF-Analyselösungen?

Röntgendiffraktometrie (XRD) ermöglicht Ihnen, die Kristallstruktur Ihres MOF zu messen und zu verifizieren – und unsere Empyrean- und Aeris-Röntgendiffraktometrien bieten Pulverdiffraktometriedaten in höchster Qualität. Mit Aeris erhalten Sie Ihre Scans in nur fünf Minuten. Sowohl Empyrean als auch Aeris bieten eine exzellente Auflösung und sind so sensibel, dass selbst die kleinsten Details erfasst werden. Zusätzlich bietet die hochsensible Mikrokalorimetrie unseres MicroCal PEAQ-ITC direkte Messungen für die Bindungsaffinität, die Stöchiometrie, die Enthalpie und die Entropie Ihrer Struktur.

Für die Größenbestimmung der Partikel ist unser Laserbeugungs-Partikelgrößenmesssystem Mastersizer 3000 die Lösung – dank seiner Vielseitigkeit können Sie ihn optimal einrichten, um konsistente Ergebnisse zu erzielen. Im Hinblick auf Partikelmorphologie kann das Morphologi 4 in nur 30 Minuten alle Größen und Formen für bis zu 500.000 Partikel generieren. Mit einem Morphologi 4-ID können Sie für eine detailliertere Analyse zu jedem einzelnen Partikel zurückkehren, z. B. durch Raman-Spektroskopie.

Für das Analysieren von MOF-Nanopartikeln sind Dynamische Lichtstreuung (DLS) und Elektrophoretische Lichtstreuung (ELS) ideal geeignet, um für das Zetapotenzial Partikelgrößen zu messen bzw. die Partikelabweichung zu analysieren. Unsere Zetasizer Advance-Serie unterstützt beide Techniken und der Nanosight NS300 vervollständigt diese Messungen mit einer Verbildlichung der Partikelbewegung in Echtzeit, darunter auch die Tracking-Analyse für Größe und Konzentration.

Zusätzlich können unsere Röntgenfluoreszenz (XRF)-Geräte, wie Epsilon und Zetium Sie dabei unterstützen, Verunreinigungen zu vermeiden und die Aufnahme oder Ausscheidung verschiedener Arten zu verfolgen, indem sie die chemische Zusammensetzung Ihrer MOF-Probe oder dessen Trägerlösung analysieren. Oder Sie können mit unserer Probenvorbereitungs-Ausrüstung auch Lösungen für eine chemische ICP-Analyse herstellen (Inductively Coupled Plasma).

Empyrean

Das intelligente Röntgendiffraktometer
Empyrean

Aeris

Die nächste Generation der XRD-Forschung
Aeris

MicroCal ITC Produktlinie

Bestimmung der Bindungsparameter von Biomolekülen in einer einzigen Analyse
MicroCal ITC Produktlinie

Mastersizer 3000

Daten für Ergebnisse, denen Sie vertrauen können
Mastersizer 3000

Morphologi 4

Schnelle, automatisierte Partikelgrößen- und Partikelformanalyse
Morphologi 4

Morphologi 4-ID

Schnelle, automatisierte, komponentenspezifische Partikelcharakterisierung...
Morphologi 4-ID

NanoSight NS300

Hochauflösende Daten zu Nanopartikelgröße und -konzentration
NanoSight NS300

Wir sind für Sie da – auch in Zukunft

Mit Malvern Panalytical können Sie sich auch auf das Fachwissen unserer Anwendungswissenschaftler verlassen. Sie zeigen Ihnen, wie Sie dank maßgeschneidertem Training maximal von Ihrem Gerät profitieren können, ganz egal um welches es sich dabei handelt. Auch unsere regionalen Kundendienst-Teams sind nur einen Anruf von Ihnen entfernt. Ganz egal, ob Sie eine schnelle Erklärung, einen vollständigen Kundendienstvertrag oder etwas anderes benötigen –wir sind immer für Sie da.

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