Metall-organische Gerüstverbindungen (Metal–Organic Frameworks, MOFs) sind kristalline Hybridmaterialien, die aus metallischen Knotenpunkten (Ionen oder Clustern) und organischen Liganden als Linkern aufgebaut sind. Das resultierende dreidimensionale Netzwerk weist häufig extrem hohe spezifische Oberflächen (> 1000 m²/g) und definierte, einstellbare Porenstrukturen auf.

Strukturell bestehen MOFs aus sekundären Baueinheiten (Secondary Building Units, SBUs) – z.B. Zr₆- oder Ti₈-Oxocluster – die über mehrzähnige Carboxylate, Imidazolate oder andere funktionelle Liganden verknüpft werden. Ein typisches Beispiel ist ZIF‑8, bei dem Zn²⁺-Ionen über 2-Methylimidazolat-Brücken ein zeolithähnliches Gerüst ausbilden. Ti‑MIL‑125 repräsentiert ein titanhaltiges MOF mit photoaktiven Ti‑Oxocluster-SBUs.

Wesentliche materialwissenschaftliche Aspekte umfassen: (i) Porenarchitektur (Größe, Form, Konnektivität), (ii) chemische Funktionalisierung der Linker und Metallzentren, (iii) thermische und chemische Stabilität (insbesondere gegenüber Feuchte) sowie (iv) Mechanik des Gerüstes, inkl. Atmungsverhalten und struktureller Phasentransitionen unter Druck oder Gastbeladung.

Anwendungen reichen von Gasadsorption und -separation (H₂, CO₂, CH₄) über Katalyse und Photokatalyse (z.B. mit Ti‑MIL‑125) bis hin zu Sensorik und Ionenleitern. Für die Werkstoffentwicklung sind Skalierbarkeit der Synthese, Formgebung (Pellets, Folien, Komposite) und die Integration von MOFs in Hybrid- und Verbundsysteme – etwa MOF-Polymer-Komposite oder MOF-beschichtete Membranen – zentrale Forschungsfelder.