science >> Wetenschap >  >> Chemie

Op weg naar het ontwerpen/beheersen van flexibiliteit van MOF's

Flexibele metaal-organische raamwerken:van het aansturen van de constructies tot het beheersen van de flexibiliteit. Krediet:Science China Press

Poreuze coördinatiepolymeren (PCP's) of metaal-organische raamwerken (MOF's) zijn uitgebreid bestudeerd vanwege hun gediversifieerde en ontwerpbare/aanpasbare raamwerk- en poriestructuren. In vergelijking met conventionele poreuze materialen, MOF's hebben een veel grotere raamwerkflexibiliteit, die aanleiding kunnen geven tot niet alleen verschillende soorten interessante structurele reacties en dynamisch gedrag ten opzichte van externe stimuli, maar ook aanzienlijk verbeterde prestaties voor opslag, scheiding, detectie en andere toepassingen. Daarom, het regelen van de flexibiliteit van MOF's, of rationeel ontwerp en synthese van MOF's met gespecificeerde flexibiliteit en dynamiek, zijn van praktisch belang. Echter, raamwerkflexibiliteit wordt tegelijkertijd gecontroleerd door vele factoren, en een triviaal verschil van een structurele parameter of andere factor die verband houdt met het monster of de omgeving kan de respons drastisch veranderen. Met andere woorden, raamwerkflexibiliteit kan moeilijker te ontwerpen of te beheersen zijn, vergeleken met de statische kenmerken zoals raamwerk en poriestructuren.

In een nieuwe recensie gepubliceerd in het in Peking gevestigde tijdschrift Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers van de Sun Yat-Sen Universiteit in Guangzhou, China, de vorderingen presenteren bij het ontwerpen/beheersen van de flexibiliteit van MOF's. Co-auteurs Jie-Peng Zhang, Hao-Long Zhou, Dong Dong Zhou, Pei-Qin Liao en Xiao-Ming Chen definiëren en onderscheiden eerst de concepten van het beheersen van de structuur van flexibele MOF's en het beheersen van de flexibiliteit van MOF's. De eerste verwijst naar de verandering van raamwerkstructuren van flexibele MOF's naar externe chemische (gastadsorptie/desorptie/uitwisseling) en fysische (temperatuur, licht, druk, enz.) prikkels, dat is de intrinsieke eigenschap van flexibele MOF's en is het onderwerp geweest van de meeste onderzoeken. Anderzijds, de laatste gebruikt een externe omgeving om de structurele respons en het dynamische gedrag van MOF's te moduleren, of ontwerpt/synthetiseert nieuwe MOF-materialen/monsters om gespecificeerde structurele respons en dynamisch gedrag ten opzichte van een bepaalde externe stimulus te genereren. Op basis van besprekingen van representatieve voorbeelden, ze vatten systematisch de basisstrategieën samen voor het ontwerpen/beheersen van flexibiliteit van MOF's, d.w.z., ontwerp, synthese, en modificatie van de poreuze gastheer, het regelen van de samenstelling en grootte/morfologie van het poreuze kristalmonster, en het beheersen van de externe fysieke omgeving, waarin het doel geleidelijk verandert van het ontwerpen van nieuwe materialen naar het moduleren van de eigenschap van bestaande materialen.

De wetenschappers benadrukken dat, "Er moet op worden gewezen dat, ontwerpen, maatwerk, of het beheersen van raamwerkflexibiliteit is niet alleen nuttig voor het begrijpen van de structuur-eigenschapsrelatie van MOF's, maar ook een nieuwe dimensie voor het ontwikkelen van MOF-materialen met uitstekende prestaties voor moleculaire herkenning, hoge opslag/leveringscapaciteit, selectieve scheiding, abnormale/controleerbare thermische uitzetting, enzovoort."