La modélisation moléculaire des cadres organométalliques
Composés de réseaux 3D et périodiques de métaux, de groupes de métaux ou d'oxyde de métaux réunis par des liants organiques, les cadres organométalliques (COM) présentent un large éventail de propriétés uniques. Sans surprise, les COM trouvent des applications dans le stockage et la catalyse des gaz à l'énergie photovoltaïque et aux systèmes de libération de médicaments. La gamme des composants disponibles pour synthétiser de telles structures complexes est toutefois tellement vaste qu'il est difficile de prédire les COMs possèdant les propriétés souhaitées pour des applications spécifiques. L'utilisation d'un champ de force générique dérivé pour des molécules telles que les protéines et les hydrocarbures offre un moyen de contrôler rapidement les compositions de matériel. Avec le financement de l'UE, le projet GA MOF (An optimised genetic algorithm to computationally predict a metal-organic framework to separate helium from methane) a été lancé pour améliorer le champ de force universel (CFU) existant. Le but était d'étendre le CFU pour décrire les motifs COM courants avec précision et contribuer de cette manière à leur design rationnel. Les scientifiques de GA MOF ont étendu le paramètre CFU original pour inclure des éléments métalliques transitionnels Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc et Al. Les géométries de référence utilisées dans la recherche des paramètres du champ de force des nouveaux types d'atome lorsqu'ils apparaissent dans les groupes métalliques inorganiques ont été obtenues à partir de données expérimentales ou de calculs de théorie fonctionnels de densité. Le nouveau champ de force a été nommé UFF4MOF et est lié aux Automated Topological Generator for Framework Structures (Autografs) pour le développement de structures COM de blocs fonctionnels arbitraires. À la fin du projet GA MOF, la base de données Autografs comprenait 68 topologies différentes, 28 connecteurs et 83 lieurs. Avec les informations sur les blocs fonctionnels moléculaires extraits des COM communs, plus de 10 000 structures cadre distinctes peuvent être développées. Le logiciel Autografs a été publié en code source ouvert et peut être téléchargé ici. L'équipe GA MOF a déjà négocié avec un partenaire industriel la possibilité de fournir une version de logiciel supportée pour aider les chercheurs à développer des structures cadres intéressantes pour leur travail.
Mots‑clés
Modélisation moléculaire, cadres organométalliques, champ de force, STRUCTURES CADRES, Autografs
