金属有機構造体(MOF)

堅牢な構造の構築を支援するMOF特性評価ソリューション

金属有機構造体(MOF)は、有機分子を金属イオンと反応させることで形成されるハイブリッド結晶共有結合構造です。 有機結晶よりも耐久性が高いだけでなく、ナノスケールの相互結合ボイドにより、イオンや分子をトラップ、保存、触媒するための他に類を見ない可能性を秘めています。

これらの機能により、MOFは、ガスの貯蔵と分離、液体分離と精製、電気化学エネルギー貯蔵、触媒、薬剤の供給など、いくつかのアプリケーションで大きな価値を付加できます。 また、このキャプチャープロセスを測定して応答するガスセンサーデバイスでも使用できます。

なぜMOFで材料特性評価が重要なのですか?

MOFの可能性を最大限に活用するには、MOFの主な特性とローカル環境(電界、温度、圧力、化学など)を調整できる必要があります。 具体的には、材料特性評価と最適化により、引きつける分子やイオンを調整し、MOFがそれらをトラップまたは放出する速度を制御し、効果的に実行することができます。 このようにして、MOFが堅牢で一貫して処理可能な最終製品を提供できるようにします。 

どのMOF特性が重要なのですか?

MOFの結晶構造は、MOFに収集能力を与えます。 また、MOFの構成分子とその合成方法を調整して、結晶のボイドのサイズ、接続性、結合親和性を最適化して、特定の分子やイオンを引きつけることができます。 そのためには、結晶格子構造が他の分子種やイオン種とどのように相互作用し、ホスト環境の変化がこの構造にどのように影響するかを十分に理解する必要があります。

粒子径形態を理解することも重要です。これらの特性を最適化すると、MOFのパフォーマンスを最大限に高めることができます。 具体的には、粒子の総表面積によって、ガスまたは液体がどの程度効果的に流れるか、またMOFが分子やイオンをどの程度迅速にトラップまたは放出できるかが決まります。 最良の最終製品を得るには、MOF粒子を一定のサイズに保ち、無傷で、凝集していない状態にしておく必要があります。また、粉末の流量とパッキングを制御する必要があります。

これに加えて、MOFキャリア液の元素濃度を監視することで、MOFがイオンを効果的に収集および放出できるようになります。 

最後に、MOFが合成ナノ粒子の形式で生成されると、これらの合成ナノ粒子の表面を変更することができます。 これにより、ナノ粒子が細胞にアクセスできるようになり、さまざまな活性、標的医薬品を運搬できるようになります。 この種のMOFアプリケーションを成功させるには、ナノ粒子の流体力学的挙動を理解することが不可欠です。

What are our MOF analysis solutions?

X-ray diffraction (XRD) enables you to measure and verify your MOF’s crystal structure – and our Empyrean and Aeris X-ray diffractometers provide the highest-quality powder diffraction data. Aeris can obtain scans in just five minutes, and both instruments provide excellent resolution and sensitivity for the finest details. Additionally, the ultra-sensitive microcalorimetry of our MicroCal PEAQ-ITC provides direct measurements of your structure’s binding affinity, stoichiometry, enthalpy, and entropy.

For particle sizing, our Mastersizer 3000 laser diffraction particle sizer is the solution – and its versatility means you can create the best setup for consistent results. When it comes to particle morphology, Morphologi 4 can generate a full set of size and shape results for up to 500,000 particles in just 30 minutes. And, with Morphologi 4-ID, you can return to any individual particle for more detailed analysis, such as Raman spectroscopy.

When it comes to analyzing MOF nanoparticles in solution, Dynamic Light Scattering (DLS) and Electrophoretic Light Scattering (ELS) are ideal for measuring particle size and analyzing particle drift for Zeta potential, respectively. Our Zetasizer Advance range supports both techniques, and the Nanosight NS300 complements these measurements with real-time imaging of particle movement, including tracking analysis for both sizing and concentration.

In addition, our X-ray fluorescence (XRF) instruments, such as Epsilon and Zetium, can help you avoid impurities and track species uptake or expulsion by analyzing the chemical composition of your MOF sample or its carrier solution. Or, with our sample preparation equipment, you can also make solutions for ICP chemical analysis.

Aeris

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