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Comprender la materia sólida extendida, como las Redes Metal-Orgánicas (MOFs), las Redes de Imidazolato Zeolítico (ZIFs) y las Redes Orgánicas Covalentes (COFs), presenta un desafío significativo debido a la complejidad de sus estructuras cristalinas. A diferencia de la química molecular, donde basta con describir la composición atómica y los enlaces, en estos materiales extendidos se requiere una herramienta conceptual poderosa: la topología.
La topología, cuyo nombre significa “estudio del lugar” (del griego tópos y logos), permite simplificar radicalmente estas estructuras al considerar únicamente las conexiones (aristas) entre sus componentes clave (nodos), ignorando la naturaleza química de los átomos. Esta abstracción reduce la complejidad y, fundamentalmente, posibilita la ingeniería inversa o el diseño racional de nuevos materiales sólidos [2, 3a].
Para aplicar este concepto, se lleva a cabo la deconstrucción de la estructura. El primer paso es definir las unidades de construcción que actuarán como nodos (SBUs y enlazadores) y aristas, basándose en el número de “puntos de extensión” o conectividad (X-c). Por ejemplo, al deconstruir el HKUST-1, se obtiene una red tbo a partir de un nodo de conectividad 4-c y otro de 3-c.
Es vital distinguir que dos estructuras son topológicamente idénticas si pueden transformarse una en la otra solo mediante flexión o estiramiento, pero no rompiendo o rehaciendo conexiones.
Las redes topológicas se clasifican utilizando el identificador único de tres letras (en minúsculas y negritas) del recurso RCSR. Las redes se describen mediante la transitividad (parámetros pqrs), que ayuda a predecir qué estructuras son termodinámicamente favorecidas (aquellas con alta simetría y densidad topológica, como las redes regulares 1111). Además, se utilizan las baldosas o teselaciones (tilings), representaciones que dividen el espacio y son muy útiles para visualizar los poros dentro de los materiales.
Para ofrecer una descripción más cercana a la estructura real, el concepto de red aumentada (añadiendo el sufijo “-a”) reemplaza los nodos abstractos por sus figuras de vértice, incluyendo la geometría local. La topología también permite clasificar estructuras complejas derivadas, como las redes binarias (mismo nodo, química diferente, sufijo “-b”), redes duales (un segundo marco dentro de los poros, sufijo “-d”), redes interpenetradas (varios marcos mecánicamente entrelazados, sufijo “-c”) o incluso estructuras tejidas (weaving, sufijo “-w”).
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