古代建筑启发未来的窗户设计

　　一种有几个世纪历史的建造拱形石窗的技术激发了一种新的方法，在称为金属有机框架(mof)的多孔功能材料中形成定制的纳米尺度窗户。

　　该方法使用了一种分子版本的建筑拱形“中心模板”模板来指导具有预定形状和大小的孔窗的mof的形成[1]。以这种方式设计和制造的新型MOFs范围从具有气体分离潜力的窄窗材料到具有潜在医疗应用潜力的大窗结构，因为它们具有出色的氧气吸附能力。

　　“新结构设计中最具挑战性的目标之一是精确控制结构的形成，”领导这项研究的穆罕默德·埃达乌迪(Mohamed Eddaoudi)小组的博士后亚历山大·萨皮亚尼克(Aleksandr Sapianik)说。该团队意识到，对于网状化学——将分子构建块组装成多孔晶体材料(如mof)——中心模板概念可能会提供精确的控制。

　　研究的起点是一种类似沸石的MOF (ZMOF)，它通常具有五边形窗口，由称为超四面体(ST)的构建块构成。Sapianik说:“我们的目标是通过这些构建块控制ST排列，从这种众所周知的拓扑结构转变为以前没有报道过的拓扑结构。”

　　该团队开发了定心结构导向剂(cSDA)来控制ST对齐并形成新形状和尺寸的ZMOF窗口。其中一组csda设计用于收紧相邻ST单元之间的角度，创造了小窗户。另一组设计用于扩大ST单元之间的角度，提供更大的窗户。

　　Eddaoudi团队的博士后Marina Barsukova说:“MOF的孔径和体积是影响其应用的重要参数。”该团队设计的一种大窗口ZMOF, Fe-sod-ZMOF-320，显示出了所有已知MOF中最高的氧吸附能力。Barsukova说:“这种特性在医疗和航空航天工业中很重要，在这些工业中，高容量可以增加钢瓶中的氧气储存，或者使更小的钢瓶更容易运输。”同样的zmof在储存甲烷和氢气方面也表现良好，这是潜在的燃料。其他具有窄窗的zmof显示了分子混合物气体分离的潜力。

　　Eddaoudi小组的研究科学家Vincent Guillerm说，cSDA概念提供了提高MOF性能的多重好处。他说:“cSDA将大窗口分割成小窗口，我们的初步结果表明，这将有助于化学分离。”他补充说:“它还提供了额外的内部孔隙表面，这有助于改善气体储存，并加强了MOF框架，从而提高了材料的稳定性。”

　　Eddaoudi说:“我们开发的定心方法是网状化学的另一种强大策略，为用于能源安全和环境可持续性的定制mof提供了巨大的潜力。”