We report the generation and characterization of the most complete collection of metal–organic frameworks (MOFs) maintained and updated, for the first time, by the Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC). To set up this subset, we asked the question "what is a MOF?" and implemented a number of "look-for-MOF" criteria embedded within a bespoke Cambridge Structural Database (CSD) Python API workflow to identify and extract information on 69 666 MOF materials. The CSD MOF subset is updated regularly with subsequent MOF additions to the CSD, bringing a unique record for all researchers working in the area of porous materials around the world, whether to perform high-throughput computational screening for materials discovery or to have a global view over the existing structures in a single resource. Using this resource, we then developed and used an array of computational tools to remove residual solvent molecules from the framework pores of all the MOFs identified and went on to analyze geometrical and physical properties of nondisordered structures.

A critical bottleneck for the use of natural gas as a transportation fuel has been the development of materials capable of storing it in a sufficiently compact form at ambient temperature. Here we report the synthesis of a porous monolithic metal–organic framework (MOF), which after successful packing and densification reaches 259 cm3 (STP) cm−3 capacity. This is the highest value reported to date for conformed shape porous solids, and represents a greater than 50% improvement over any previously reported experimental value. Nanoindentation tests on the monolithic MOF showed robust mechanical properties, with hardness at least 130% greater than that previously measured in its conventional MOF counterparts. Our findings represent a substantial step in the application of mechanically robust conformed and densified MOFs for high volumetric energy storage and other industrial applications. Using a sol–gel process, monoliths of metal–organic frameworks were fabricated. With an enhanced methane volumetric uptake of 259 cm3 (STP) cm−3, and robust mechanical properties, this meets technological targets.

An isoreticular series of metal-organic frameworks (MOFs) with the ftw topology based on zirconium oxoclusters and tetracarboxylate linkers with a planar core (NU-1101 through NU-1104) has been synthesized employing a linker expansion approach. In this series, NU-1103 has a pore volume of 2.91 cc g(-1) and a geometrically calculated surface area of 5646 m(2) g(-1), which is the highest value reported to date for a zirconium-based MOF and among the largest that have been reported for any porous material. Successful activation of the MOFs was proven based on the agreement of pore volumes and BET areas obtained from simulated and experimental isotherms. Critical for practical applications, NU-1103 combines for the first time ultrahigh surface area and water stability, where this material retained complete structural integrity after soaking in water. Pressure range selection for the BET calculations on these materials was guided by the four so-called "consistency criteria". The experimental BET area of NU-1103 was 6550 m(2) g(-1). Insights obtained from molecular simulation suggest that, as a consequence of pore-filling contamination, the BET method overestimates the monolayer loading of NU-1103 by ∼16%.

The immobilization of enzymes on or in solid supports is crucial for the industrialization of enzymes as chemical catalysts because immobilization provides stabilization, easy separation, and recyclability. Here, we show that a water-stable metal-organic framework, NU-1000, with hierarchical pore structure has the right combination of properties to be particularly well-suited as a scaffold for immobilizing enzymes such that they maintain full enzymatic catalytic activity. The immobilized enzyme shows greater resistance to organic solvent and denaturant than does the free enzyme and is characterized by greater reactant accessibility and higher activity than the same enzyme encapsulated in topologically simpler metal-organic frameworks. These findings suggest design rules for hierarchical pore structuring of host frameworks for enzyme-encapsulation applications by demonstrating enzyme immobilization in a solid support whereby the enzyme is highly accessible and retains catalytic activity under chemically challenging conditions.

Metal–organic frameworks (MOFs) began to emerge over two decades ago, resulting in the deposition of 120 000 MOF-like structures (and counting) into the Cambridge Structural Database (CSD). Topological analysis is a critical step toward understanding periodic MOF materials, offering insight into the design and synthesis of these crystals via the simplification of connectivity imposed on the complete chemical structure. While some of the most prevalent topologies, such as face-centered cubic (fcu), square lattice (sql), and diamond (dia), are simple and can be easily assigned to structures, MOFs that are built from complex building blocks, with multiple nodes of different symmetry, result in difficult to characterize topological configurations. In these complex structures, representations can easily diverge where the definition of nodes and linkers are blurred, especially for cases where they are not immediately obvious in chemical terms. Currently, researchers have the option to use software such as ToposPro, MOFid, and CrystalNets to aid in the assignment of topology descriptors to new and existing MOFs. These software packages are readily available and are frequently used to simplify original MOF structures into their basic connectivity representations before algorithmically matching these condensed representations to a database of underlying mathematical nets. These approaches often require the use of in-built bond assignment algorithms alongside the simplification and matching rules. In this Perspective, we discuss the importance of topology within the field of MOFs, the methods and techniques implemented by these software packages, and their availability and limitations and review their uptake within the MOF community.