Modelización molecular de estructuras metal-orgánicas Con vistas a reducir los esfuerzos dedicados a refinar las condiciones óptimas para la síntesis de materiales metal-orgánicos nanoporosos, un grupo de científicos financiado con fondos europeos ha propuesto un conjunto de nuevas herramientas de modelización molecular que permiten predecir con precisión sus propiedades. Tecnologías industriales © Shutterstock Consistentes en redes tridimensionales y periódicas de metales, clústeres metálicos o clústeres de metal-óxido que se mantienen unidos por medio de ligantes orgánicos, las estructuras metal-orgánicas (MOF) presentan una gran variedad de propiedades singulares. No sorprende, pues, que encuentren aplicaciones que van del almacenamiento de gas y la catálisis a sistemas fotovoltaicos y de administración de fármacos. Pero la gama de componentes disponibles para sintetizar esas estructuras complejas es tan amplia que resulta difícil predecir qué MOF va a tener las propiedades deseadas para una aplicación concreta. El uso de un campo de fuerza genérico derivado para moléculas como las proteínas y los hidrocarburos permite cribar de manera rápida las posibles composiciones de los materiales. La financiación con fondos europeos hizo posible iniciar el proyecto GA MOF (An optimised genetic algorithm to computationally predict a metal-organic framework to separate helium from methane) para tratar de mejorar el campo de fuerza universal (UFF) existente. El objetivo del proyecto era ampliar ese UFF para describir de manera precisa los motivos más habituales en las MOF y facilitar así su diseño racional. Los integrantes del proyecto GA MOF ampliaron el conjunto de parámetros del UFF original para incluir los elementos metales de transición Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc y Al. Las geometrías de referencia utilizadas para derivar los parámetros del campo de fuerza de los nuevos tipos de átomos tal como aparecen en clústeres metálicos inorgánicos se obtuvieron de datos experimentales o cálculos de la teoría del funcional de la densidad. El nuevo campo de fuerza, al que se ha dado el nombre de UFF4MOF, se conecta con el generador topológico automatizado de estructuras (Autografs) para la construcción de estructuras MOF a partir de piezas de construcción arbitrarias. Al final del proyecto GA MOF, la base de datos Autografs incluía sesenta y ocho topologías diferentes, veintiocho conectores y ochenta y tres ligantes. Utilizando la información sobre piezas de construcción moleculares extraída de MOF habituales, es posible construir más de diez mil estructuras diferentes. El software libre Autografs puede descargarse aquí. El equipo de GA MOF ha negociado ya con un colaborador industrial la posibilidad de ofrecer una versión de software asistido que ayude a los investigadores a construir estructuras con un interés directo para su trabajo. Palabras clave Modelización molecular, estructuras metal-orgánicas, campo de fuerza, estructuras, Autografs
