Glas kan worden gesynthetiseerd via een nieuwe fasetransformatie van kristal-vloeistof-glas. Kristallijne materialen kunnen worden verfijnd voor gewenste eigenschappen, zoals verbeterde massaoverdracht en optische eigenschappen door middel van coördinatiechemie en ontwerpprincipes van rasterchemie.

Het blijft echter een uitdaging hoe de lokale structurele wanorde van kristallijne materialen teweeg te brengen om de glastransitie te bereiken, omdat de meeste ervan ontleden voordat ze smelten.

In het metaal-organische raamwerksysteem is de verkenning van glasachtige toestanden beperkt tot enkele modelverbindingen zoals ZIF-4, ZIF-62 en ZIF-8. Er is een noodzaak om de beperking van metalen en liganden in het "kristal-vloeistof-glas"-proces te doorbreken en de glassyntheseroute van universele kristallijne materialen te ontwikkelen.

In een onderzoek gepubliceerd in Angewandte Chemie International Edition rapporteerde een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Zhang Jian en prof. Fang Weihui van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter van de Chinese Academie van Wetenschappen de smeltbare moleculaire aluminiumringen met fluorescentie en niet-lineaire optische eigenschappen.

Geïnspireerd door de kenmerken van diepe eutectische oplosmiddelmengsels (DES), die aanzienlijke verlagingen van de smeltpunten met zich meebrengen in vergelijking met hun zuivere samenstellende componenten, ontwierpen en synthetiseerden de onderzoekers de eerste voorbeelden van smeltbare aluminium-oxoclusters via roosterdotering met DES's op moleculair niveau. P>

Dit soort moleculaire ringverbinding ondergaat na verhitting een kristal-vloeistof-glasproces. De overvloedige en sterke waterstofbruggen tussen de moleculaire aluminiumring, DES-componenten en het roosteroplosmiddel in de structuur worden beschouwd als de hoofdoorzaak van het lagere smeltpunt. Deze roosterdoteringsmethode biedt een algemene voorbereidingsmethode voor de ontwikkeling van clusterglas.

De onderzoekers bepaalden de samenstellingsveranderingen van de verbindingen voor en na het smelten en blussen met behulp van moderne karakteriseringsmethoden en in situ temperatuurmonitoring (TG-IR-MS). Ze probeerden DES-oplosmiddel te mengen met een lege Al8-ring door fysieke dotering, en vonden geen smeltverschijnsel in het mengsel na verwarming, wat het belang bewijst van het doteren van de DES-component in het rooster, dat wil zeggen dat DES-component een "supracluster" -structuur vormt. met aluminium moleculaire ring.

Vanwege de plasticiteit van het 'zachte materiaal' van clusterglas, onderzochten de onderzoekers de bewerkbaarheid en optische eigenschappen ervan. Ze vervaardigden de belvrije glasfilm door middel van een eenvoudige "heetpers"-methode onder atmosferische druk, en handhaafden de luminescentie en het niet-lineaire effect van de derde orde, vergelijkbaar met dat van het originele kristal.

Voor het vormen van deze clusterglasfilm zijn geen extra gemengde media nodig, wat anders is dan de traditionele substraatverbindingsmethode, waardoor de voordelen van clusterglas zichtbaar worden.

Deze studie toont het potentieel aan van aluminiumgerelateerd glas, vervaardigd uit het derde meest voorkomende metaal in de aardkorst, voor duurzame ontwikkeling. De strategie die de moleculaire aluminiumring en de ionische vloeistofcomponent combineert, overwint de beperkingen van het metaal- en ligandtype van kristalglas en biedt een betere aanpak voor de studie van 'kristal-vloeistof-glas'.

Meer informatie: San-Tai Wang et al., Smeltbare moleculaire aluminiumringen met fluorescentie en niet-lineaire optische eigenschappen, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202400161

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen