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【奇亿代理平台注册】吸附和解吸气体分子的“海绵”

由 RIKEN 新兴物质科学中心和东京大学的科学家领导的一组研究人员创造了一种不寻常的材料——一种由称为链烷的分子制成的软晶体——其行为方式新颖,可用于诸如作为捕获二氧化碳分子的薄膜。该研究发表在《自然》杂志上。

链环是一种分子,其中两个或多个环互锁,就像魔术师在魔术中使用的环一样,可以相互滑动,产生构象变化,从而赋予材料有趣的特性。这些类型的分子存在于自然界中,它们通常充当分子机器。到目前为止,已经创建了链状链(称为多链链),但科学家们从未探索过由这些分子组成的三维晶体。

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该小组开始探索这一点,并通过在溶剂中生长链烷烃和钴离子晶体来创造一种新材料。通过与钴离子形成配位键来仔细控制链环分子的排列,他们认为他们可能能够创建一个几乎完全由链环组成的三维网络,它们协同工作以创造新的功能。

研究人员随后使用单晶 X 射线衍射来检查软晶体的结构。

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虽然研究人员基本上是在探索这些材料可能具有哪些类型的特性,但他们对分析结果感到惊讶。首先,与他们的预期一致,他们发现按重量计算,链烷烃占晶体的 90% 以上。有趣的是,他们发现它是多孔的,带有可以吸附溶剂或气态分子的孔,并且随着客体分子进入或离开结构,孔的形状发生了变化。

此外,使用纳米压痕技术来研究机械性能,他们发现材料在机械加压时很容易变形——而且其杨氏模量,即它变形的难易程度,与聚丙烯相当,一种用于包装材料和其他用途的塑料——令人惊讶的是,它在去除外力后恢复到原来的形状,没有损坏。此外,当他们试图压缩它时,他们发现它在特定方向上压缩得最大,并且他们能够通过展示实际上链烷分子的环正在滑动,使材料压缩来解释其可变形性质。

领导这项研究的 Hiroshi Sato 说:“我们相信这些结果可能会导致创造出创新的多孔材料,只需用手指捏住和释放它们,就可以吸附和解吸二氧化碳等气体分子。”

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