På jakt etter nye nanoporøse polymerer

En polymer er et stoff som inneholder flere gjentatte enheter i molekylstrukturen. Det finnes naturlige forekommende polymerer, som DNA og proteiner, så vel som syntetiske polymerer som teflon. Nylig ble en ny klasse syntetiske polymerer kalt metal-organiske nettverksforbindelser (metal-organic framework eller MOF på engelsk) utviklet. Strukturen til metal-organiske nettverksforbindelse inneholder metalliske kationer og organiske brodannende ligander som repeterende enheter. Disse strukturelle enhetene danner ordnede periodiske nettverk, med nanostore (mindre enn 10^-7 m) porer. Tilstedeværelsen av nanoporer i strukturen til MOF-er resulterer i et meget stort overflateareal (opptil 10⁴ m² per gram materiale). Disse egenskapene til MOFer finner potensielle applikasjoner på områder som adsorpsjon, separasjon og katalyse.

Den modulære strukturen til metall-organiske nettverksforbindelse gjør det mulig med uendelige antall kombinasjoner av forskjellige kationer og organiske brodannende ligander. Målet med denne oppgaven var å utvikle MOF-er med hydroksyl- og fosfinfunksjonaliteter inne i porene til strukturen, ved å bruke organiske brodannende ligandene som bærer disse kjemiske funksjonalitetene.

To isostrukturelle metall-organiske nettverksforbindelser med hydroksylgrupper, basert på henholdsvis sink(II)- og mangan(II)- metaller ble utviklet. Den manganbaserte nettverksforbindelsen var katalytisk aktiv i styrenoksidasjonsreaksjonen.

Syv nye metall-organiske nettverksforbindelser med fosfingrupper, basert på sink(II)-, yttrium(III)- eller zirkonium(IV)-metaller, ble utviklet. Alle materialer inneholdt nanostore porer og gassadsorpsjonsegenskaper til MOF-ene ble undersøkt. Det ble funnet at de yttriumbaserte nettverksforbindelsene selektivt adsorberer klimagasser, som CO₂.

Personalia
Andrey Bezrukov ble født i 1988 og vokste opp i Novosibirsk, Russland. Han har Diplomagraden i kjemi fra Novosibirsk State University, Russland. Doktorgradsarbeidet har vært utført ved Kjemisk Institutt, Universitetet i Bergen, med professor Pascal D.C. Dietzel som hovedveileder, og professor Erwan Le Roux som medveileder.