二極分子トルククイッチは,二次元金属有機フレームのナノシートのスタッキングを調節する

Wen-Qi Tang¹, Xuannuo Yi², Hanxi Guan^3,4

¹Jiangsu Key Laboratory of Biofunctional Materials, Jiangsu Collaborative Innovation Center of Biomedical Functional Materials, Jiangsu Key Laboratory of New Power Batteries, College of Chemistry and Materials Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China.

Journal of the American Chemical Society

|November 29, 2023

まとめ

研究者らは,2次元金属有機フレームワーク (MOF) のナノシートの積み重ねを制御するための分子トルクレインチ方法を開発した. このスタッキングモードの正確な制御は,MOFの静止相を使用した同位体分離における高度なアプリケーションを可能にします.

科学分野:

材料科学
ナノテクノロジー
超分子化学

背景:

2次元ナノシートのスタッキングモードの正確な制御は,新しい特性とアプリケーションのロックを解除するために不可欠です.
ナノシートスタッキングを調節するための既存の方法は,材料科学における重要な課題です.
メタル・オーガニック・フレームワーク (MOF) は調整可能な構造を提供しますが,ナノシートアセンブリを制御することは複雑です.

研究の目的:

2次元金属有機フレームワーク (MOF) のナノシートのスタッキングモードを正確に制御するための新しい戦略を開発する.
MOFナノシートアセンブリに対する"トルク・ブレーキ"としてのバイポラー分子の影響を調査する.
制御されたナノシート・スタッキングの適用を調査する.

主な方法:

二極性フェニルアルカン (フェニルメタン,フェニルエタン,フェニルプロパン,フェニルペンタン) を分子トルクキーとして使用した.
2D Zr-1,3,5-(4-カルボキシルフェニル) -ベンゼン金属有機フレーム (Zr-BTB MOF) のナノシートの制御された積み重ねモード (回転対照).
実験的な測定と理論的な計算でスタッキングの角度を特徴づけた.
アルキル誘導メカニズムが連続的ゲスト置換と 2D 13C-1H ヘテロ核相関 (HETCOR) を使用して確認されました.
スタックされたナノシートの分離性能を評価し,キセリン同位体のための静止相として.

主要な成果:

双極性フェニルアルケンは,フェニルメタンとフェニルエタンによる回転スタッキングを誘導し,フェニルプロパンとフェニルペンタンによるエクリプススタッキングを成功的に制御した.
回転式スタッキング (0-30°) の際には明確な角分布が見られ,エクリプス式スタッキングの際には高い割合が見られた (64.8-93.3%).
エクリプスされたスタックされたナノシートには,高解像度,選択性,再現性,耐久性があることが示された.
ローテーション・スタックされた毛穴はキセリン同位体と同様の脱吸収率を示したが,エクリプスされたスタックされた毛穴は有意な不一致を示した.

結論:

バイポーラ分子トルクキー戦略は,2Dの多孔ナノシートスタッキングモードを正確に制御します.
この方法は,特定の用途に合わせた性質を持つMOFベースの材料の合理的な設計を可能にします.
開発されたエクリプスされたスタッキングアプローチは,異体体の染色学的な分離に非常に効果的です.

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