一種在CO2誘導下發生順磁鐵磁轉變的金屬有機框架化合物

2020-12-21 科學網

一種在CO2誘導下發生順磁鐵磁轉變的金屬有機框架化合物

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/12/1 15:23:56

日本東北大學宮坂等（Hitoshi Miyasaka）研究團隊發現了一種能通過改變順磁-鐵磁性感知二氧化碳（CO2）的金屬有機框架（MOF）材料。相關論文發表在2020年11月30日出版的《自然—化學》雜誌上。

在該研究中，課題組報導了一種CO2響應的磁性MOF，該材料能在CO2吸附時由鐵磁性轉變為順磁性，並在CO2解吸時回到鐵磁性狀態。這種鐵磁性材料是一種有著[D+-A--D]形式的層狀MOF，該MOF合成時以三氟苯甲酸橋聯的槳葉型二釕(II)團簇作為電子供體（D），並以雙乙氧基四氰醌二甲烷作為電子受體（A）。該材料在吸收二氧化碳後，通過平面內電子轉移和結構變化採取了一種[D-A-D]的順磁構型。

進一步研究表明，這種磁相變和隨之而來的MOF電導率和電容率的變化，被鑲嵌在框架中的客體CO2分子通過電子效應穩定著。

據了解，在有充足可選模塊的前提下，MOF材料可以將多孔性和磁有序性結合在一起。取決於孔道中的客體分子存在與否，MOF可以表現出非常不同的磁性特徵，這使得MOF材料成為了一個開發能響應外部刺激的材料的有前途的平臺，在氣體的儲存檢測一體化等方面有著重要的應用潛力。

附：英文原文

Title: A metal–organic framework that exhibits CO 2 -induced transitions between paramagnetism and ferrimagnetism

Author: Jun Zhang, Wataru Kosaka, Yasutaka Kitagawa, Hitoshi Miyasaka

Issue&Volume: 2020-11-30

Abstract: With adequate building blocks, metal–organic frameworks (MOFs) can combine magnetic ordering and porosity. This makes MOFs a promising platform for the development of stimuli-responsive materials that show drastically different magnetic properties depending on the presence or absence of guest molecules within their pores. Here we report a CO2-responsive magnetic MOF that converts from ferrimagnetic to paramagnetic on CO2 adsorption, and returns to the ferrimagnetic state on CO2 desorption. The ferrimagnetic material is a layered MOF with a [D+–A–D] formula, produced from the reaction of trifluorobenzoate-bridged paddlewheel-type diruthenium(II) clusters as the electron donor (D) with diethoxytetracyanoquinodimethane as the electron acceptor (A). On CO2 uptake, it undergoes an in-plane electron transfer and a structural transition to adopt a [D–A–D] paramagnetic form. This magnetic phase change, and the accompanying modifications to the electronic conductivity and permittivity of the MOF, are electronically stabilized by the guest CO2 molecules accommodated in the framework.

DOI: 10.1038/s41557-020-00577-y

Source: https://www.nature.com/articles/s41557-020-00577-y

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