Yüksek yüzey alanına ve kalıcı gözeneğe sahip olan koordinasyon polimerleri metal-organik çerçeveler (MOF) olarak bilinmektedir. MOF’lar, küçük molekül adsorpsiyonu, manyetik malzemeler, sensör, kataliz, gaz ayırma ve depolama gibi alanlarda uygulama alanı bulmuştur. Özellikle son yıllarda ise MOF'ların ışık, ısı, çözücü ve su molekülleri gibi dış uyaranlara yanıt olarak renk değiştiren malzemeler olarak araştırılması yeni uygulama beklentilerini de arttırmıştır. Günümüzde, pencereler, yeniden yazılabilir kopya kağıtları, sensörler, gizli yazma, marka koruma ve sahteciliğe karşı mücadele gibi çok çeşitli yüksek teknoloji alanlarında çeşitli potansiyel uygulamalarından dolayı bilimsel ilgi görmüştür. Bu akıllı MOF’ların sentezinde ise son yıllarda genellikle yapısında hem katyonik hem de anyonik grup bulunduran zwitteriyonik ligandlar (ZW) kullanılmıştır. Bu sayede MOF’ların yapısına ZW ligandların yerleştirilmesiyle oluşan yüklü organik yüzeylerin (COS), CO2 gibi konuk moleküllerin daha fazla polarizasyonuna yardımcı olduğu belirlenmiştir. Ayrıca MOF’ların ışığa maruz bırakıldığında yapısında bulunan yüklü grupların elektron transferi ile serbest radikaller üretebildiği ve dış uyanlara karşı renk değiştirerek tepki verdiği gözlenmiştir.  

Proje önerisinde, hem daha fazla CO2 adsorplama kapasitesine sahip hem de ışık etkisiyle renk değiştirebilen zwitteriyonik ligandlar ile yüklü yüzeylere sahip akıllı MOF’ların tasarımı amaçlanmıştır. Bu amaca ulaşmak için yapısında hem pozitif hem de negatif yükler bulunan triazin ve piridin türevleri içeren zwitteriyonik ligandlar sentezlenecektir. ZW ligandları ile Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II) ve Cd(II) iyonlarının varlığında MOF’lar sentezlenecek ve yapıları aydınlatılacaktır. ZW-ligandın etkisiyle MOF duvarlarının yüklü hale geleceği ve bu sayede CO2 ile daha fazla etkileşerek adsorpsiyon miktarını arttıracağı düşünülmektedir. Ayrıca, triazin halkasında veya CN grubunda bulunan azot atomlarındaki elektron çiftleri ile CO2 moleküllerinin daha fazla etkileşeceği öngörülmüştür. ZW ligandının yapısında bulunması planlanan -CH2- gruplarının ise liganda esneklik kazandıracağı ve metal iyonarına daha kolay koordine olacağı planlanmıştır. MOF’ların duvarlarını oluşturan ZW-ligandının yapısında bulunan elektronların ışık etkisiyle MOF içinde hareket ederek radikalleri oluşturacağı ve renk dönüşümünün gerçekleşeceği düşünülmektedir. Ayrıca, tasarlanan ligandlarla hedeflenen MOF’ların yüksek yüzey alanına ve geniş gözenek büyüklüğüne ulaşabilmesi amacıyla kolları aralarındaki açı 120 ° olan orjinal ligandlar tercih edilmiştir. Sentezlenen ZW-MOF’ların yapıları elementel analiz, FT-IR spektroskopisi, tek kristal ve toz kırınım X-ışınları yöntemleri ile aydınlatılacaktır. MOF'ların termal özellikleri termal analiz yöntemiyle, lüminesans özellikleri ise fotolüminesans spektroskopisi ile araştırılacaktır. MOF’lar vakum altında aktive edilecek, BET yüzey alanları hesaplanacak ve CO2 adsorplama kapasiteleri araştırılacaktır. Renk değişim özellikleri ise 365 nm ışık altında incelenecek ve katı UV-vis. spektroskopisi ile renk değişimi takip edilecektir. Renk dönüşüm mekanizmasının radikal oluşumu üzerinden yürüdüğü ise ESR yöntemiyle belirlenecektir. 

Proje başarılı bir şekilde tamamlandığında, elde edilen sonuçlar etki değeri yüksek ve SCI tarafından taranan bilimsel dergilerde yayımlanacak, çeşitli bilimsel kongrelerde sunulacaktır. Proje konusunda bilim insanlarının yetiştirilmesine de katkı sağlayacaktır. Ayrıca, CO2 adsorplama kapasitesi yüksek ve ışığa karşı renk değiştirerek tepki veren MOF’lar patentlenecektir. 

Projenin 24 ayda tamamlanması planlanmaktadır ve projede iki araştırmacı ve üç bursiyer görev alacaktır.