[ad_1]

محققان در حال رمزگشایی ساختار قاب های آلی فلزی امیدوار کننده هستند

محققان دانشگاه MIT و سایر م institutionsسسات راهی برای تثبیت رشد بلورهای چندین نوع قاب آلی فلزی یا MOF پیدا کرده اند. این تصویر دو میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از Cu3HHTT2 و Co6HHTT3 را نشان می دهد که می توان در صورت درخواست یا با مورفولوژی میله ای یا صفحه ای با تغییر شرایط مصنوعی جدا شد. اعتبار: موسسه فناوری ماساچوست

دسته ای از مواد به نام سازه های آلی فلزی یا MOFs ، در چند سال گذشته برای کاربردهای مختلف بالقوه مرتبط با انرژی ، علاقه قابل توجهی را به خود جلب کرده است – به ویژه پس از اینکه محققان کشف کردند این مواد عایق معمولاً می توانند از طریق الکتریکی رسانا شوند.

به لطف ترکیب استثنایی تخلخل و رسانایی MOF ، این کشف امکان کاربردهای جدید در باتری ها ، سلول های سوختی ، ابر خازن ها ، الکتروکاتالیست ها و حسگرهای شیمیایی ویژه را فراهم می کند. اما روند تولید مواد خاص MOF که دارای ویژگی های مطلوب هستند ، کند است. این امر عمدتاً به این دلیل است که درک دقیق ساختار مولکولی آنها و چگونگی تأثیر آن بر خصوصیات ماده دشوار است.

اکنون محققان MIT و سایر م institutionsسسات راهی برای کنترل رشد بلورهای چندین نوع MOF پیدا کرده اند. این امکان تولید کریستالهای به اندازه کافی بزرگ را فراهم می آورد تا توسط یک باتری آزمایش مورد بررسی قرار بگیرند ، که به تیم اجازه می دهد تا در نهایت ساختار این مواد را که شبیه شبکه های شش ضلعی دو بعدی از مواد مانند گرافن است ، رمزگشایی کند.

یافته ها امروز در ژورنال شرح داده شده است مواد طبیعی، در مقاله ای توسط تیمی متشکل از 20 نفر در MIT و سایر دانشگاههای ایالات متحده ، چین و سوئد ، به رهبری استاد انرژی WM Keck ، میرچا دینچو ، از گروه شیمی MIT.

از زمان کشف اولین MOF ها چند سال پیش ، دینکا می گوید ، بسیاری از تیم ها در حال توسعه نسخه های مختلف برای برنامه های مختلف هستند ، “اما هیچ کس نتوانسته است ساختار این ماده را با این همه جزئیات بدست آورد.” او می گوید ، هرچه جزئیات این ساختارها را بهتر درک کنید ، “این به شما کمک می کند تا مواد بهتر و بسیار سریعتر را طراحی کنید. و این همان کاری است که ما در اینجا انجام دادیم: ما اولین ساختار کریستال دقیق با وضوح اتمی را ارائه دادیم.”

مشکل در رشد بلورهایی که برای انجام چنین مطالعاتی به اندازه کافی بزرگ بودند ، در پیوندهای شیمیایی داخل MOF گفته می شود. این مواد از شبکه ای از اتمهای فلز و مولکولهای آلی تشکیل شده اند که تمایل دارند به صورت سوزن خمیده یا بلورهای رشته ای تشکیل شوند ، زیرا تشکیل پیوندهای شیمیایی که در اتمهای صفحه شش ضلعی آنها متصل می شود ، سخت تر و سخت تر است. نابود می شوند در مقابل ، اتصالات عمودی بسیار ضعیف تر هستند و بنابراین با سرعت بیشتری ادامه می یابند و اصلاح می شوند و باعث می شوند ساختارها با سرعت بیشتری از گسترش خود بالا بروند. بلورهای اسپیندل حاصل از این کار بسیار کوچک بودند که بیشتر ابزارهای موجود در آنها مشخص نمی شوند.

این تیم با تغییر ساختار مولکولی یکی از ترکیبات آلی موجود در MOF برای تغییر تعادل چگالی الکترون و نحوه تعامل آن با فلز ، این مشکل را برطرف کرد. این عدم تعادل در استحکام پیوند و سرعت رشد را برعکس می کند ، بنابراین اجازه می دهد ورقه های کریستال بسیار بزرگتر تشکیل شوند. این بلورهای بزرگتر سپس با استفاده از باتری تکنیک های تصویربرداری پراش با وضوح بالا مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

دینکا گفت ، همانطور که در مورد گرافن وجود داشت ، یافتن راه هایی برای تولید ورق های بزرگتر از مواد می تواند کلیدی برای باز کردن پتانسیل این نوع MF باشد. در ابتدا ، گرافن تنها با کمک یک نوار چسب برای لایه برداری لایه های ضخامت یک اتم از یک بلوک گرافیت تولید می شد ، اما با گذشت زمان ، روش هایی برای تولید مستقیم ورق های به اندازه کافی بزرگ که بتوانند مفید باشند تولید شده است. دینکا گفت ، امید است که تکنیک های توسعه یافته در این مطالعه بتواند زمینه را برای چنین پیشرفتی برای وزارت امور مالی فراهم کند.

وی می گوید: “این در واقع اساس و برنامه ساخت بلورهای بزرگ از MOF های دو بعدی است.”

همانند گرافن ، اما برخلاف بیشتر مواد رسانای دیگر ، MOF های رسانا تمرکز زیادی بر رسانایی الکتریکی خود دارند: آنها در امتداد صفحه مواد بسیار آزادتر از جهت عمود هدایت می شوند.

این خاصیت ، همراه با تخلخل بسیار زیاد مواد ، می تواند آن را به عنوان یک ماده قدرتمند برای استفاده به عنوان ماده الکترود برای باتری ها ، پیل های سوختی یا ابر خازن ها تبدیل کند. و هنگامی که اجزای آلی آن گروههای خاصی از اتمها را به خود متصل کند که به ترکیبات خاصی متصل می شوند ، می توانند به عنوان ردیاب های شیمیایی بسیار حساس مورد استفاده قرار گیرند.

گرافن و تعداد انگشت شماری دیگر از مواد شناخته شده دو بعدی طیف گسترده ای از تحقیقات را در زمینه کاربردهای بالقوه در الکترونیک و سایر زمینه ها نشان داده است ، اما این مواد اساساً دارای ویژگی های ثابت هستند. دینکا گفت ، از آنجا که MOF ها بسیاری از ویژگی های این مواد را دارند ، اما یک خانواده بزرگ از تغییرات احتمالی با خصوصیات مختلف را تشکیل می دهند ، بنابراین به محققان اجازه می دهد انواع خاصی از مواد مورد نیاز برای استفاده خاص را طراحی کنند.

به عنوان مثال ، برای پیل های سوختی ، “شما چیزی می خواهید که فضای فعال زیادی داشته باشد” برای واکنش پذیری سطح بزرگی که سازه با مشبک باز آن ارائه می دهد ، یا اینکه یک سنسور سطح یک گاز خاص مانند دی اکسید کربن را کنترل کند ، “شما چیزی خاص می خواهید و نتایج مثبت کاذب نمی دهد.” وی می گوید این نوع خواص را می توان با انتخاب ترکیبات آلی مورد استفاده در ساخت MOF طراحی کرد.


MOF های آینده: تبدیل قاب های فلزی – آلی بلوری به شیشه یا مایع


اطلاعات بیشتر:
جین هو دو و دیگران ساختارهای تک بلوری اتمی دقیق قاب های فلزی – آلی 2D رسانای الکتریکی ، مواد طبیعی (2020) DOI: 10.1038 / s41563-020-00847-7

تهیه شده توسط انستیتوی فناوری ماساچوست

این داستان با مجوز از MIT News (web.mit.edu/newsoffice/) ، یک سایت محبوب که اخبار مربوط به تحقیقات ، نوآوری و آموزش MIT را پوشش می دهد ، بازنشر شده است.

نقل قول: محققان ساختار قاب های آلی فلزی امیدوار کننده را رمزگشایی می کنند (2020 ، 24 نوامبر) ، استخراج شده در 24 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-decipher-metal-frameworks.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.



[ad_2]

منبع: moshaverh-news.ir

ایندکسر