蔚山国家科学技术研究所
寻找新功能多孔材料的路线图
贷方:UNIST 新结构的发现为获取能源和环境应用中的高级功能材料带来了巨大的希望
尽管笼型多孔材料金属有机多面体(MOPs)作为一种新兴的功能平台吸引了众多应用的关注，但难以预测和似乎不可控的填充结构仍然是一个公开的问题
对于发现和合理设计新的MOP结构的路线图有很高的需求
韩国蔚山国立科学技术学院化学系Wonyoung Choe教授领导的研究小组在揭示如何在分子水平上预测和设计MOPs的未来结构方面取得了重大进展
他们的发现有望为加速MOPs的材料开发和应用创造一个新的范例
在MOPs之前，另一类众所周知的多孔材料金属有机框架(MOFs)已经迅速发展
MOF共享组成的相似性(I
e
金属簇和有机配体)到MOPs
然而，MOFs的分子构件以延伸的方式连接，而由金属簇和有机配体组成的离散笼通过MOPs中的弱相互作用堆积
与MOPs不同，自从首次发现MOPs以来，已经合成了数千种MOFs，现在它们在学术界和工业界都成为越来越重要的材料
MOFs惊人成功背后的主要驱动力是它们可预测和可设计的结构以及丰富的分子构建模块选择
通过考虑结构单元的分子几何形状，可以预测和设计可能的结构
到目前为止，人们认为以可预测的方式构建结构，连接构件的强键是必要的
因为弱的或无方向性的相互作用经常导致不可预测的结构，所以mop的合理设计很少被阐明
在这项研究中，研究小组发现了一种特殊类型的MOPs，其设计原理可以应用于分子包装系统，尽管缺乏强键
锆基mop是显著的例子
作者揭示了多重弱债券可以起到与强债券相似的作用
锆基MOPs是一类新兴的MOPs，具有优异的化学稳定性
虽然Zr-MOPs本质上是基于笼的化合物，但是主要在MOFs中发现的特征，例如坚固的框架和永久的多孔性，也出现在Zr-MOPs中
作者说，这种非凡的双重特征促使他们进一步研究Zr-MOPs的固态包装
在这项研究中，作者不仅提供了对现有结构的全面研究，而且还发现了尚未观察到但可能存在的未来结构
对笼的纳米级自组装的基本理解提供了控制堆积结构、孔隙率和性质的机会
作者预计Zr-MOPs的这些独特的双重特征可以导致许多有趣的应用，这些应用是典型的MOPs或MOFs所不能达到的
他们还鼓励寻找其他有趣的笼型框架
“新结构的出现将为控制它们的属性提供新的机会，”Wonyoung Choe教授说
“从不同的角度来看基于笼的框架可以导致功能性多孔材料的新阶段
" 这项研究的发现已经在2022年3月10日发表在《细胞》的姊妹杂志《化学》上
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