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新研究:让金属有机框架变得具有柔性!

更新时间  2021-05-06 00:47 阅读
本文摘要:导读 据德国慕尼黑工业大学官网克日报道来自该校与德国波鸿鲁尔大学的一支科研团队使用实验与模拟找到了使金属有机框架变得具有柔性的方法和原因。 配景 Rochus Schmid 表现:“这样比通例的蒸馏历程需要的能量更少。”然而迄今为止只有少数这样的柔性金属有机框架被发现。 MOF的分子结构(图片泉源:Tony Boehle Wikimedia) 为了盘算由许多原子组成的如此庞大的系统以及寻找孔隙中碳臂的许多可能的设置团队开发出了一种精准且数字上高效的理论模型用于模拟。

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导读

据德国慕尼黑工业大学官网克日报道来自该校与德国波鸿鲁尔大学的一支科研团队使用实验与模拟找到了使金属有机框架变得具有柔性的方法和原因。

配景

Rochus Schmid 表现:“这样比通例的蒸馏历程需要的能量更少。”然而迄今为止只有少数这样的柔性金属有机框架被发现。

MOF的分子结构(图片泉源:Tony Boehle Wikimedia)

为了盘算由许多原子组成的如此庞大的系统以及寻找孔隙中碳臂的许多可能的设置团队开发出了一种精准且数字上高效的理论模型用于模拟。

某种MOF的原理图。图中线条是有机毗连桥交织点是金属离子。

黄球代表孔隙空间可充满液体或气体。(泉源:伯克利实验室)

Schmid 继续说道:“碳臂在孔隙中大量的可能排列保证了金属有机框架的开孔结构在熵的意义上是稳定的。这促进了从开孔到闭孔结构(以及再反过来)的相变。如果没有碳臂的话这些孔隙会挤在一起从而被破坏。

由MOF质料做成的水分收罗装置(图片泉源:Hyunho Kim/麻省理工学院)

然而到现在为止作为一种很是有前景的智能质料“柔性”金属有机框架很少被发现。

创新

对于具有相同基本结构的变体情况并非如此。

如果团队将柔性的碳原子侧链毗连至金属有机框架中伸入孔隙的有机毗连件质料在压缩以及当压力减小而回复时会保持完好无损。“碳臂“将非柔性的质料转酿成柔性金属有机框架。

第一作者 Pia Vervoorts 与同事讨论实验和模拟的效果。(图片泉源:A. Eckert / TUM)

技术

Gregor Kieslich 表现:“我们想要知道质料在压力下的体现以及何种化学因素是开孔和闭孔之间相变背后的驱动力。

”实验讲明闭孔形式不稳定;在压力下系统丧失了却晶结构简而言之:它被破坏了。

为了深入相识这种质料的基本机制慕尼黑工业大学的团队对于现在已经广为人知的金属有机框架展开了一个越发详细的实验分析。为此研究人员使之受到来自四面八方的匀称压力并接纳X射线结构分析来视察内部发生的情况。

【2】https://www.tum.de/nc/en/about-tum/news/press-releases/details/36313/

例如作为缓冲器它们可以通过关闭孔隙和减小体积(例如塑性变形)来应对突如其来的高压。

或者它们可以。


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