3月3日新颖的化学设计使硬晶体有弹性

研究人员发现了一种使晶体具有弹性的新方法，这种修改可以使它们成为非常有效的纳米过滤器。

“想象一颗像橡皮筋一样的钻石，”化学助理教授柯晨峰说。他的研究团队设计了一种新型多孔碳基晶体，可以拉伸到两倍以上的长度。

这些材料被化学家称为多孔有机框架，通常很硬。它们由碳、氧和氮等轻质有机分子组成。额外的分子交联被化学缝合以加强结构。它们的结构类似于充满空隙或孔隙的开放网，可以容纳各种分子作为客人。这使它们能够充当过滤器，从空气和水中去除某些污染物，或分离和储存具有商业重要性的化学品。孔的大小通常决定了哪些分子可以被吸收和储存。

通过调整分子结构单元的设计，研究人员现在已经使特定的化学物质能够使晶体膨胀。Ke Functional Materials Group的研究助理 Jayanta Samanta 说，就好像某些分子有一把钥匙，可以打开它们现在可以占据的大量额外空间。

在Chem上发表的一篇论文中，研究人员描述了他们如何通过在晶体的支架中添加他们所谓的“软接头”来构建此功能。关节由相互排斥的离子组成，但通过与支架中其他分子的相互作用将其固定到位。然而，当它们遇到正确的化学物质时，它们很容易被破坏，并相互推开。这会使晶体膨胀，但仅限于其交联剂允许的范围内。

该论文的第一作者萨曼塔将晶体描述为细小、坚硬的针状物，长度约为半毫米。他回忆起他第一次将其放入苯酚溶液中的突破性时刻，苯酚是一种广泛用于家用清洁剂的有机化合物。他说，在不到 20 分钟的时间里，它就拉长了两倍的长度。当苯酚被冲走时，它在一半的时间内恢复了原来的形状。

“看到晶体膨胀和收缩到这种程度是非常了不起的，”柯说，他对膨胀的速度感到特别震惊。他说，这种对环境中特定化学物质的物理反应可用于有趣的应用。柯渴望通过创造可以吸收水中杂质的类似晶体来使新设计发挥作用。

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