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可编程的合成材料

时间:2022-10-29点击次数:93信息来源:

有一天,人工分子会形成一个新的计算机信息单元,或者成为可编程材料的基础。这些信息将通过单个原子的空间排列来编码——类似于碱基对序 定DNA信息内容的方式,或构成计算机内存的0、1序列。伯克利分校和波鸿鲁尔大学的研究人员已经向这一愿景迈出了一步。它们向我们展示,原子探针断层扫描技术可以读取多金属-有机框架中金属离子的复杂空间排列。金属有机框架(MOFs)晶体多孔网络具有多金属节点,由有机单元连接,形成清晰的结构。要使用一系列金属编码信息,首先必须能够读取金属排列。然而,阅读的排列非常具有挑战性。较近,人们对金属序列的表征越来越感兴趣,因为这种多元化的结构可以提供广泛的信息。本质上,过去没有办法阅读MOFs中的金属序列。在目前的研究中,研究团队使用原子探针层析技术(APT)成功地做到了这一点。波鸿鲁尔大学材料科学家 Tong Li是这项技术的专家。研究人员选择了Yaghi2005年制造的小组MOF-74作为研究对象。他们设计了钴、镉、铅和锰的混合物MOFs,然后使用APT空间结构解密。波鸿鲁尔大学材料研究所原子尺度表征研究小组负责人Li教授,与加州大学伯克利分校的Zhe Ji博士和O r Yaghi2020年8月,教授在《科学》杂志的报告中介绍了这种方法。

多元金属-有机框架杆(左)可以使用不同的金属原子(有色球)编程来完成一系列化学任务,如控制药物释放,或以类似数字计算机中的1和0编码信息。图片来源:加州大学伯克利分校的未来和生物一样复杂,MOFs或者可以成为可编程化学分子的基础:例如,可以编程MOF将活性药物成分引入体内攻击感染细胞,然后将活性成分分解为不再需要的无害物质。或者可以将MOFs编程是在不同的时间释放不同的药物。这是非常强大的,因为它本质上是从框架中删除分子的行为,Yaghi这样表示。它们还可以用来捕获二氧化碳,并将二氧化碳转化为化学工业的有用原料。


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