研究透视：Nature-密集链状骨架的弹性金属有机晶体

‍自 1970 年代首次报道聚环链烷和聚轮烷以来，由互锁骨架组成的材料,具有哪些特殊的机械性能，一直是材料科学中的一个长期问题。今日，RIKEN新兴物质科学中心和东京大学的Takuzo Aida & Hiroshi Sato团队在Nature上发文，报道了一种三维多孔金属有机晶体，其特殊之处在于，经线和纬线仅通过链连接。这种多孔晶体由四方晶格组成，并在客体分子释放、吸收和交换时动态改变其几何形状，甚至在低温范围内也随温度变化而动态变化。在沿其 a/b 轴对晶体进行了缩进，并获得了 N,N-二甲基甲酰胺中 1.77 ± 0.16 GPa 和四氢呋喃中 1.63 ± 0.13 GPa 的杨氏模量，这是迄今为止报道的多孔金属有机晶体中最低的。同时，静水压缩表明，这种弹性多孔晶体沿其 c 轴的变形最大，在压缩至 0.88 GPa 时，发生 5% 的收缩而没有结构退化。在 0.46 GPa 下获得的晶体结构表明，链状大环在收缩时平移。这种基于机械互锁分子的设计，将有望用于开发具有奇异机械性能的多孔材料。例如，可以解决实现客体吸收和释放的高能力的可挤压多孔晶体。

图1. CTNMOF在25°C时的晶体结构，空间群为P4122

图2. CTNMOF的客体响应性

图3. CTNMOF的温度和客体相关结构转变

图4. CTNMOF的弹性

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03880-x

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03880-x

本文译自“Nature”。