科学家开发有弹性的多孔晶体结构 可按需伸缩以捕获更多分子

2021年12月08日 15:10 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据New Atlas报道,达特茅斯学院的工程师们开发了一种新的晶体结构,当它遇到一种特定的化学物质时,可以伸展到原来的两倍大小。该团队表示,这种材料可用于选择性地吸收水中的杂质。

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这种碳基晶体属于一类被称为多孔有机框架的材料。顾名思义,这些材料是由碳、氧和氮等有机分子组成,与更强的分子混合成一个充满孔隙的支架。通过将分子困在这些孔隙中,这些材料可以被用来吸收空气或水中的污染物,在体内输送药物,或促进化学反应。

这类材料(以及类似的金属有机框架)已经得到了很好的研究,但在新的工作中,该团队增加了一个额外的功能。他们建立了由硫酸氢盐阴离子簇组成的“软关节”,这些阴离子通常会相互排斥,但在这种结构中,它们通过与其他分子的相互作用被固定住。然而,当某种化学物质出现时,这些相互作用会被破坏,阴离子会再次相互“推开”。这导致晶体膨胀,暴露出更多的孔隙,可以吸收更多的目标分子。

研究小组通过将晶体置于苯酚溶液中来测试这种材料,并发现它们在20分钟内膨胀到其长度的两倍以上。当苯酚被清洗掉后,它们在大约10分钟内缩回到原来的大小。

这项研究的主要作者Chenfeng Ke说:“看到晶体膨胀和收缩到这种程度是非常了不起的。"想象一颗表现得像橡皮筋的钻石。”

研究人员表示,新的可膨胀多孔有机框架可以成为更有效的纳米过滤器,通过增长来收集更多的特定分子。

该研究发表在《Chem》杂志上。

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