看到在财政部“沙丁鱼”

大多数人不认为关于分子与其他分子之间的尺度空间,但这是Masahide高桥教授的研究小组做什么每天在大阪城市大学。他们研究有机框架(MOF),到模块化组成的金属离子和分子排列(有机基团),形成了一个支架。金属离子作为角落不再有机连接的连接器。财政部可以用不同的金属和有机基团,所以他们可以设计为特定的化学或物理性质,对涂层的吸引力在光学传感器和电子设备。这是因为财政部脚手架留下了大量内部空间开放。这些毛孔可以“主机”许多“guest”分子,可以访问mof的巨大的内部表面积,使它们适合发展催化材料、气体储存、气体分离、和环境修复。

用分光计测量财政部和客人分子两种不同极化的红外光吸收,研究小组的方法是第一个测量guest-guest和宾主交互和实时。红外光谱法是常用的实验室和所需的补充光偏振使用最少的材料,包括可以轻易复制的3 d打印组件。这是在财政部的研究取得了巨大的进步,使得它更容易比以前使用x射线衍射或固态核磁共振光谱学。

财政部的一个独特的属性是,他们可以改变他们的电导率、光致发光增加或减少的数量客人分子驻留在他们的毛孔。分子紧密时,客人可以对齐,创建direction-dependent光吸收和电阻的差异。研究者创造了这种现象“沙丁鱼”效应,因为气体中的分子并不总是圆的,不同的气体分子时常常像“沙丁鱼”局限在纳米孔”。“当长分子,他们相互碰撞,直到他们是并排,有效地包装和指向同一个方向就像沙丁鱼一样。

如果你将一束光照耀通过清晰的沙丁鱼罐头一样的,你可以得到一个好主意关于沙丁鱼方向的对齐基于他们的阴影。然而,财政部电影和客人分子太小了阴影,所以研究人员使用一个不同的特性的光:偏振。研究人员使用红外线在两个偏振测量吸光度的客人分别为每个极化分子。气体的分压在财政部电影增加,客人分子开始对齐,增加一个极化的吸光度。

这使得研究人员发现主机分子排列的分压,以及他们如何相互作用在不同的压力。不同原子之间的分子键吸收特定波长的红外线。通过比较极化的波长被吸收,研究人员可以确定分子的方向财政部电影开盘。在更高的压力,财政部毛孔充分时,他们还发现缺陷,开始出现在财政部支架由于客人分子的存在。当客人分子被移除,缺陷逆转,给第一个清晰的观察客人在财政部和宿主分子之间的相互作用。

这些结果仅仅是个开始,这种技术可用于研究不同MOF电影和客人分子实时交互。这种新材料科学的前沿有潜力解决很多人文的未来挑战。“这些结果阐明分子如何进入纳米孔以及它们如何是一致的。基于这种技术,我们可以预期开发高性能多孔材料!”贝蒂娜鲍姆加特纳博士总结道。

参考:鲍姆加特纳B, Mashita R, Fukatsu,冈田克也K,高桥m .客人对齐和缺陷形成在有机孔隙填充框架的电影。和化学Int艾德。doi:10.1002 / anie.202201725

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