Science Advances在线发表硅酸盐建筑材料国家重点实验室极端玻璃态课题组最新研究成果

发布:2018-3-14 来源:硅酸盐材料工程研究中心 浏览:3545 字体:
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  新闻经纬讯 近日,我校硅酸盐建筑材料国家重点实验室“千人计划”岳远征教授领导的“极端玻璃态”团队取得最新进展,发现了一系列具有超强玻璃形成能力的MOF(金属有机配合物)材料,并解析了其超强玻璃形成能力的起源。相关研究成果以岳远征教授和陶海征教授共同指导的博士生乔昂为第一作者,以岳远征教授为通讯作者,以“A metal-organic framework with ultrahigh glass-forming ability”为题在Science子刊《Science Advances》上发表。论文链接:http://advances.sciencemag.org/content/4/3/eaao6827

  尽管科学家们近年来在理解玻璃形成和玻璃转变这一凝聚态科学中最具挑战和重要的领域取得了重要进展,但许多关键问题仍没解决。“极端玻璃态”团队以最新出现的熔融淬冷MOF(弱配位键为价键特征的金属有机配合物)玻璃为研究对象,从一个全新的视角探索“玻璃形成”这一基础科学问题,通过制备一系列具有超高玻璃形成能力的MOF玻璃材料,揭示了此类玻璃形成的结构起源,也为MOF玻璃的进一步功能化和应用奠定重要知识基础。

  该团队发现具有ZIF-62结构的系列晶体(Zn(Im2-xbImx))可通过熔融淬冷形成大块透明玻璃。该类材料玻璃转变温度与熔点的比值(Tg/Tm)高达0.84,远高于“2/3经验规则”,是迄今发现的具有最高Tg/Tm比的玻璃形成体,说明具有最强玻璃形成能力。团队从熔体粘度、动力学强弱性、抗结晶能力等几个方面充分论证了该类材料的超强玻璃形成能力,并从结构、化学等方面解析了其超强玻璃形成能力的起源,发现ZIF-62以配位键主导的三维网络结构,以及大尺寸有机基团引起的强烈位阻效应是该类材料具有超强玻璃形成能力的重要根源。该工作为理解“玻璃形成和玻璃本质”这一基础科学问题提供了全新的见解。

  “极端玻璃态实验室”简介:“千人计划”岳远征教授于2012年受聘我校以来,与“战略科学家”G. Neville Greaves教授、赵修建教授、陶海征教授共同组建了“极端玻璃态实验室”,与剑桥大学Thomas Bennett博士、宾夕法尼亚州立大学John Mauro教授和美国Corning公司等国际著名玻璃团队建立了实质性合作关系。实验室逐步形成了“气动悬浮熔体的热动力学”、“高能球磨离子导电玻璃”以及“MOF玻璃”三大研究方向。自从岳远征和Bennett共同发现了MOF玻璃后(Nat. Commun 2015),极端玻璃态实验室在这一新研究领域,取得了一系列重要研究进展,反映在下面几篇代表性论文中。

  1. T.D. Bennett,* J.-C. Tan,* Y.Z. Yue* et al., Hybrid glasses from strong and fragile metal-organic framework liquids. Nat. Commun., 2015, 6: 8079. (*共同第一作者)  此文报道MOF玻璃的首次发现。论文链接:https://www.nature.com/articles/ncomms9079

  2. T.D. Bennett, Y.Z. Yue, P. Li et al., Melt-Quenched Glasses of Metal-Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138: 3484. 此文发现多种MOF都具有玻璃形成能力。论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b13220

  3. H.Z. Tao, T.D. Bennett, Y.Z. Yue, Melt-Quenched Hybrid Glasses from Metal–Organic Frameworks. Adv. Mater. 2017, 29: 1601705.此文对MOF玻璃性能和功能进行了展望。论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201601705/full

  4. A. Qiao, T.D. Bennett, H.Z. Tao, et al., A metal-organic framework with ultrahigh glass-forming ability. Sci. Adv. 2018, 4: eaao6827.论文链接:http://advances.sciencemag.org/content/4/3/eaao6827

关键词 ”极端玻璃态“团队MOF材料

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