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付磊曾梦琪课题组最新研究发现超快单晶—单晶转变
发布时间:2021-10-25 09:49  作者:  来源:化学与分子科学学院  阅读:

新闻网讯(通讯员化苑)《先进材料》(Advanced Materials)近日以研究性论文(Research Article)形式,在线发表化学与分子科学学院付磊教授和曾梦琪副教授的最新研究成果。

论文题为《超快单晶—单晶转变:从金属有机框架化合物到二维氢氧化物》(“Ultrafast Single-Crystal-to-Single-Crystal Transformation from MOF to 2D Hydroxide”)。武汉大学为第一署名单位,付磊、曾梦琪为通讯作者,化学与分子科学学院博士生王文婕、硕士生王耀为共同第一作者。研究工作获得了国家自然科学基金委、中德科学中心、湖北省科技厅和国家博士后创新人才支持计划的资助。

在晶体结晶度没有明显损失情况下发生的结构转变被称为单晶—单晶转变。单晶—单晶转变在晶体工程领域具有重要的研究价值,它被广泛地应用于研究材料的构效关系和制备新材料。当结构发生变化时,可以通过化学键旋转、拉伸等来抵消晶格应变从而保持原有的结晶度。然而,当涉及配位键断裂和母体框架的剧烈变化时,很难避免结晶度的损失。因此,截止到目前,结构剧烈变化的单晶—单晶转变还没有被报道。

课题组利用液态金属镓(Ga)和母体晶体之间的相互作用,实现了从三维金属有机框架化合物到二维层状双金属氢氧化物之间速度超快、结构大幅变化的单晶—单晶转变,整个过程仅需10秒。转变后的子体单晶继承了母体单晶的有序的金属原子排列,这意味着可以通过调控母体单晶中金属组成来设计合成含有多种金属元素的氢氧化物。此外通过单晶—单晶转变制备得到的二维层状双金属氢氧化物同时具有超薄和高结晶性的优势,使其光催化二氧化碳还原的活性得到明显提升。这种独特的单晶转变引发了对晶体转变机制的思考,极大地拓展了单晶—单晶转变领域的研究范围,同时也为制备高结晶性的二维材料提供了新思路。

在此研究工作中,付磊曾梦琪团队与多个研究机构进行了合作:上海同步辐射光源文闻研究员基于同步辐射掠入射X射线衍射实时监测了单晶—单晶转变过程,上海交通大学刘攀教授和波兰技术发展中心的M. H.Rümmeli教授和A.Bachmatiuk教授提供了样品精细结构表征支持。

论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202106400

(编辑:肖珊)

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