Koordinationspolymere

Koordinationspolymere sind netzwerkartige Materialien, die aus Metallzentren oder Metallcluster und organischen Liganden bestehen, die über Koordinationsbindungen verknüpft sind. Der Begriff umfasst Metall-organische Gerüste (MOFs) sowie verwandte Koordinationsverbindungen, die extendierte Strukturen bilden. Zentral ist die Bildung mehrzähniger Liganden-Verknüpfungen, wodurch eindimensionale Ketten, zweidimensionale Schichten oder dreidimensionale Gitter entstehen können.

Typische Bausteine sind Übergangsmetalle wie Zn, Cu, Zr oder Co und polydentate Liganden, oft Carboxylate, Nitrogen-Liganden oder Polycarbonyl-Verknüpfungen. Die Topologie hängt von der Geometrie des Metallzentrums, der Längen- und Winkelanordnung der Liganden sowie von Reaktionsbedingungen ab. Eine prominente Untergruppe sind MOFs, die durch ihre Porosität und große Oberflächen charakterisiert sind und sich besonders für Anwendungen in Gasaufnahme, Gasspeicherung und -Trennung eignen.

Synthesis und Eigenschaften variieren: Oft werden solvothermal- oder hydrothermale Verfahren genutzt; Modulatoren helfen, Kristallgröße und Struktur zu steuern. CPs zeigen meist hohe Porosität, gute Thermalstabilität (insbesondere Zr-basierten MOFs), sowie chemische Aktivität. Je nach System können außerdem magnetische oder lumineszente Eigenschaften auftreten.

Anwendungen umfassen Gasaufnahme und -trennung (z. B. CO2, CH4), Katalyse, Sensorik, Drug Delivery sowie Ionen- und Elektronentransport in funktionalen Materialien. Historisch trugen Arbeiten von Omar Yaghi maßgeblich zur Entwicklung der MOFs bei, während CPs allgemein als Familie vernetzter Koordinationsverbindungen verstanden werden.