8月24日消息,《自然·材料》(Nature Materials)在线发表题为「Flux-mediated ligand exchange restructures metal-organic framework glasses」的研究,展示了一种利用有机小分子作为「助熔剂」重塑金属有机框架(MOF)玻璃结构的新策略。

由熔融淬火制备的MOF玻璃兼具玻璃的可加工性与MOF的模块化和微孔性,但其结构与功能多样性一直落后于晶态同类。该研究发现,螯合配体1,10-菲咯啉(phenanthroline)可充当有机助熔剂:在熔融过程中降低所选MOF的玻璃化转变温度,并诱导配体交换,从而实现对MOF玻璃局部配位环境与全局网络拓扑的调控。

Co²⁺基体系中,菲咯啉与金属节点配位,提高配位数并通过形成末端配体降低网络连接度。这种「配位球工程」提供了常规无机或有机玻璃难以企及的结构控制水平。更关键的是,更低的加工温度抑制了热分解,使合成不含磁性杂质的Co²⁺基MOF玻璃成为可能——所得玻璃表现出反铁磁耦合,是首批通过熔融淬火形成的磁性MOF玻璃实例。研究团队进一步将该策略扩展到原本不可熔的羧酸基MOF,确立了「助熔剂介导配体交换」作为定制连接度与性能的杂化玻璃通用路线。

应用前景上,MOF玻璃在气体储存、分离膜与光学器件领域潜力突出——此前德国团队同日在Phys.org报道的玻璃改性新方法亦指向类似应用场景。通过助熔剂降低加工温度并保住功能性组分,这一方法为设计兼具微孔性与可加工性的磁性、光学功能玻璃打开了材料空间。 (来源:Nature Materials)