Nature子刊：金属有机多面体自组装成多孔凝胶状材料

Shuhei Furukawa（左）和Gavin Craig（右）和新开发的多孔凝胶。照片来源：京都大学综合细胞材料科学研究所

日本京都大学的研究人员研发了一种能够控制质软、多孔材料制造的新方法，该方法克服了材料科学中的一个重大挑战。

尽管质软、多孔、凝胶状的材料具有微小的空腔，但是其具有稳定的结构和广泛的潜在应用。建筑保温、储能设备、航空航天技术甚至环境清洁等都可以从这些轻型及柔性材料中受益。

被称为金属有机多面体（MOPs）的分子组装体，由于其孔隙率和有趣的形状而成为生产上述材料的主要竞争者。但是使用MOPs来制备具有固定和可控孔隙率的凝胶状材料仍然是一个挑战。

京都大学综合细胞材料科学研究所（日本）的Shuhei Furukawa和西班牙及美国的同事已经发现了一种通过使用有机接头的MOPs自组装来控制多孔凝胶合成的方法。

研究小组从一个由铑原子与强的羧酸键相连的立方形金属有机多面体着手，该MOP具有高度的结构稳定性。将MOP置于具有有机连接剂分子的液体溶剂中，引发自组装过程，产生了球形颗粒。通过逐渐将连接剂添加到溶液中并改变溶液的温度，研究人员便能够控制球形颗粒的形成和大小。

研究人员发现，反应条件的细微变化极大地影响了反应的结果。当团队在向80°C铑的MOP溶液中加入大量的连接分子，并迅速冷却至室温后，便形成了凝胶。然后，团队用超临界二氧化碳处理凝胶，气体会代替凝胶的液体成分，导致超轻气凝胶形成。

研究人员在一篇发表于《Nature Communications》上的论文中总结道：“我们设想，通过了解分子尺度上的几何结构与所得到的宏观形状之间的关系，可以对即具有永久多孔性且适合于材料加工的软材料的发展做出真正的贡献。”他们的发现可能会制造出具有永久孔隙的、质软且柔韧的材料。

文章来自：materialstoday，由材料科技在线汇总，原文题目：MOPs self-assemble into porous, gel-like materials。