Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và xác định cấu trúc của một vật liệu khung cơ kim (metal-organic framework – MOF) mới có cấu trúc tuần hoàn không gian ba chiều, được xây dựng trên cơ sở dẫn xuất phenol và titanium, mở ra tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực vật liệu tiên tiến như hấp phụ, xúc tác, lưu trữ năng lượng và phân tách phân tử. Vật liệu được tổng hợp thông qua sự phối trí giữa titanium isopropoxide (TTIP) đóng vai trò nguồn ion kim loại trung tâm và phối tử hữu cơ H₆THO, trong đó THO⁶⁻ là triphenylene-2,3,6,7,10,11-hexakis(olate). Sự kết hợp này tạo nên một cấu trúc mạng ba chiều mới, được đặt tên là Ti-76. Việc sử dụng phối tử đa chức giàu nhóm phenolate giúp hình thành mạng lưới phối trí bền vững, đồng thời tạo điều kiện cho sự phát triển của cấu trúc có độ đối xứng cao và tính tuần hoàn rõ rệt.

Để đánh giá mức độ kết tinh và xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu, nghiên cứu sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X dạng bột (Powder X-ray Diffraction – PXRD), một kỹ thuật quan trọng trong khoa học vật liệu nhằm khảo sát trật tự tinh thể ở cấp độ nguyên tử. Kết quả PXRD cho thấy Ti-76 có độ kết tinh cao, phản ánh quá trình tổng hợp thành công với sự hình thành mạng tinh thể rõ ràng, ổn định và đồng nhất. Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng đối với vật liệu MOF vì độ kết tinh cao thường liên quan trực tiếp đến tính chất chức năng như diện tích bề mặt, độ xốp và khả năng ứng dụng thực tế.

Để giải mã cấu trúc không gian chi tiết, dữ liệu PXRD được kết hợp với phương pháp “charge flipping” thông qua phần mềm Superflip – một công cụ hiện đại trong xác định cấu trúc tinh thể từ dữ liệu nhiễu xạ. Kết quả cho thấy Ti-76 kết tinh trong hệ mạng lập phương với nhóm không gian đối xứng P2₁3 và hằng số mạng cơ sở a = 17,996 Å. Điều này chứng minh vật liệu sở hữu cấu trúc tuần hoàn không gian ba chiều như kỳ vọng, với mức độ tổ chức cao và sự sắp xếp trật tự phức tạp của các đơn vị cấu trúc trong toàn bộ mạng tinh thể. Việc xác định chính xác nhóm đối xứng và thông số ô mạng cơ sở là cơ sở quan trọng để hiểu sâu hơn về tính chất vật lý, hóa học cũng như định hướng ứng dụng của vật liệu.

Ngoài ra, topology của Ti-76 được xác định là srs – một dạng mạng không gian nổi bật với đặc trưng khung sườn đan xen bậc hai (2-fold interpenetrated framework). Cấu trúc này đặc biệt đáng chú ý vì topology srs thường liên quan đến các vật liệu có độ bền cơ học tốt, khả năng tạo hệ lỗ xốp có tổ chức và tiềm năng ứng dụng trong các quá trình hấp phụ chọn lọc hoặc xúc tác dị thể. Sự đan xen khung sườn cũng có thể góp phần tăng độ ổn định cấu trúc mà không làm mất hoàn toàn tính xốp chức năng.

Từ kết quả nghiên cứu, có thể khẳng định rằng Ti-76 là một vật liệu MOF mới với cấu trúc ba chiều kết tinh cao, kiến trúc tinh thể rõ ràng và topology tiên tiến. Thành công này không chỉ đóng góp vào việc mở rộng thư viện các vật liệu khung cơ kim nền titanium mà còn tạo nền tảng quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo về đặc tính hấp phụ, điện tử hoặc xúc tác của vật liệu. Đồng thời, việc phát triển thành công một MOF dựa trên dẫn xuất phenol cũng mở ra hướng đi mới trong thiết kế vật liệu chức năng với cấu trúc phức tạp và hiệu suất cao cho các ứng dụng công nghệ hiện đại.