Science重磅：史上最低密度MOF誕生！

【引言】

多重的蛋白質鏈天然自發組裝成巨大的、精確的、復雜的功能二級、三級、四級結構。這激發科學家研究“可折疊”與“自組裝”的機理。晶體工程使得化學家模擬類病毒的多面體結構。長期存在的挑戰是從簡單的結構單元自下而上的構建高度復雜的結構。而這個挑戰的攻克在科學家的不斷探索下似乎上升了一個新的臺階。

【成果簡介】

北京時間2017年4月21日，美國西北大學Omar K. Farha （通訊作者）等人在Science上發表了一篇題為“Bottom-up construction of a superstructure in a porous uranium-organic crystal ”的文章。該研究組報道了一例有簡單結構單元構建的結構復雜的基于鈾的介孔MOF，即NU-1301 。結構包含10個鈾節點和7個羧酸鹽配體；在173.3埃的立方晶胞中包含816個鈾節點和816個有機配體—在非生物材料中是迄今發現的最大晶胞。立方體組成五角和六邊的柱狀次級結構，然后是四面體和金剛石四級拓撲結構的史無前例的復雜結構。 得到的三級結構的空穴內徑達到5.0nm和6.2nm，是迄今為止報道的最低密度的MOF。

【圖文導讀】

圖1：在介孔MOF即NU-1301中的立方體結構單元

(a)由8 [UO₂(RCOO)₃]^?單元和12個橋連配體構建的立方八面體；

(b)兩個立方八面體通過分享一個三角面連接；

(c)由5個立方八面體構成的五角柱和6個立方八面體構成的六角柱；

(d) 籠狀結構NU-1301表現出類 MgCu₂^-結構。

圖2：在介孔MOF即NU-1301中的立方體結構形成超晶格上層結構的排列

(a)立方八面體的初級結構；

(b)五角柱和六角柱的次級結構；

(c)三十二面體和校正后的hexa-kaidecahedron 的三級結構；

(d) 四面體和類金剛石的四結構；

(e) 由NU-1301 中由四級結構構成的復雜結構。

圖3：由鈾原子和配體頂點構成的瓷磚圖所描述的NU-1301的nun結構

藍色代表[8⁶] ， 黃色代表[8⁵, 10²]，紅色代表 [8⁶, 12²] ，棕色代表[10¹²]，綠色代表 [10¹², 12⁴] 。

圖4：介孔MOF即NU-1301的吸附解吸附性質和P-XRD圖

(a)NU-1301在85K時吸附Ar的吸附解吸附曲線；

(b) NU-1301的P-XRD圖。

文獻鏈接：Bottom-up construction of a superstructure in a porous uranium-organic crystal (Science. 2017, 10.1126/science.aam7851)

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