納米技術：用金屬有機骨架殼減少金屬核顆粒的磁性！
用於智慧型手機和風力渦輪機的稀土元素的表面採礦很困難，在美國很少進行。科學家們想知道他們是否可以使用磁性顆粒從地熱鹽水中提取痕量水平的金屬。包裹在稱為金屬有機骨架（MOF）的分子骨架殼中的顆粒應易於捕獲金屬並讓其餘的金屬流過。然而，由太平洋西北國家實驗室的Pete McGrail領導的研究小組發現，在MOF外殼形成後，磁場強度下降了70％。
MOF的使用可以允許從地熱源的鹽水，來自油氣田的產出水或諸如飛灰的廢物中分離釔，鈧和其他元素。「這些元素有很多應用 - 石油精煉，計算機顯示器，風力渦輪機中的磁鐵，」該研究的材料設計負責人Praveen Thallapally說。「目前，這些稀土中有99％是進口到美國的」
從這項研究中獲得的基礎知識表明，為什麼這種MOF對磁力的影響如此之大，並提供了避免這些問題的方法的見解。
科學家們開始使用名為Fe3O4 @ MIL-101-SO3的MOF。它含有通過有機配體連接的鉻離子。合成過程通過分子自組裝過程形成MOF殼，MOF在磁鐵礦核顆粒周圍形成一層。研究人員預計殼對顆粒的磁場強度幾乎沒有影響，但發現它下降了70％。
「我們想弄明白為什麼，」Thallapally說。理論比比皆是，但沒有人將材料，專業知識和儀器匯集在一起，以明確證明正在發生的事情。
他們使用EMSL的成像能力，環境分子科學實驗室，位於PNNL的DOE科學辦公室用戶設施。具體而言，他們使用掃描電子和透射電子顯微鏡來研究MOF殼。他們發現粒子的大小按預期增加。這意味著問題不是磁鐵礦顆粒溶解在合成過程中使用的液體中，這是一個普遍的理論。
接下來，他們還使用57Fe-Mssbauer光譜學來研究金屬核的氧化態。他們發現了比預期更多的氧化三價鐵。通過原子探針層析成像進一步深入研究，該團隊發現鉻已經在鐵芯內部悄悄進入。他們在勞倫斯伯克利國家實驗室的DOE科學辦公室用戶設施Advanced Light Source使用X射線吸收精細結構光譜獲得了關於鉻氧化態的更多細節。
最後，該團隊表明鉻滲透到鐵顆粒的孔隙中，並通過從鐵中捕獲電子從而氧化它而被還原。磁鐵礦的磁場強度很大程度上取決於材料中鐵與鐵（氧化）鐵的含量。因而氧化劣化的磁特性。這些基本見解將使材料科學研究人員能夠調整MOF化學成分，以防止不必要的氧化還原反應，並更好地保留核殼材料的磁性。