Advance materials:球形碳硼烷配體構建的MOF材料三維到二維的結構可逆轉變

【引言】

正如電影中的變形金剛，仿真機器人具有任意變形的能力，可將自身重新組裝獲得所需形態，如，汽車，坦克或武器。目前，研究人員通過實驗得到了一種能夠在外界激發下通過結構重組從三維納米多孔結構轉變成為二維無孔結構的材料，同時，在外界進一步激發下，可以實現結構的逆轉變，即從二維恢復到最初的三維多孔結構。

【成果簡介】

該研究已于近日發表在Advanced Materials期刊上，“An Unprecedented Stimuli‐Controlled Single‐Crystal Reversible Phase Transition of a Metal–Organic Framework and Its Application to a Novel Method of Guest Encapsulation” 作者為Dr. Jose Giner和其博士研究生譚昉暢，該課題組隸屬于巴塞羅那材料科學研究所的無機材料催化實驗室。他們將具有柔性且富含硼元素的二十面體球形有機物作為配體，合成出該可轉變材料。“相對于傳統的二維羧酸配體，這種新型三維球形配體是實現結構轉變回初始的狀態關鍵，它使骨架各部分重組的同時還能保持結構的穩定。”

【圖文導讀】

圖一根據單晶衍射繪制的MOF晶體結構

a 晶體具有沿著b軸的孔道， 該孔道能容納不同的溶劑分子

b 配體H₃BTB的分子式1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene

c 碳硼烷配體，其中meta-carborane fragment, C₂B₁₀H₁₀ 間位碳硼烷用橙色的二十面體表示，黑點代表碳原子。

圖二 MOF 1 與MOF 2可逆轉變的反應條件及其對富勒烯的包覆，其中MOF 1 和MOF 2 的結構根據單晶衍射數據繪制，MOF 1包覆富勒烯結構根據DFT結果優化得到。

【小結】

研究人員首次報道了新型納米多孔三維結構材料的柔性和動態轉變。通過控制孔道中的溶劑分子，該材料可以實現三維與二維結構的可逆轉變。基于球形碳硼烷為主要成分的配體提高了骨架的穩定性避免轉變過程結構塌陷。該MOF多孔材料可以應用于分子吸附及分離，活性組分載體的包覆和緩釋。

文獻鏈接：“An Unprecedented Stimuli‐Controlled Single‐Crystal Reversible Phase Transition of a Metal–Organic Framework and Its Application to a Novel Method of Guest Encapsulation” https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201800726

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