JACS：霍夫曼型MOF异质结界面应力调控自旋

纳米技术

2021-09-14

表面/界面在固体化学领域中非常重要，特别是结构和物理学性质，比如导电性、超导、磁性等参数。但是这种特征在一些表面比例较低的块体材料中并不明显。纳米尺度薄膜是一种很好的平台用于研究表面/界面性质。MOF材料通过金属离子和有机配体之间通过配位化学键构建，因此产生可调控的纳米多孔结构，并且导致产生各种变化的物理学性质，包括气体存储、催化、传感、质子传输、导电性等。

金属有机框架材料构建的薄膜目前受到了界面/表面化学领域的关注和研究，展示了新颖的结构和物理性质。在各种不同的MOF材料中，组成为{Fe(pz)[M(CN)₄]} [pz=吡嗪，M=Ni(Nipz), M=Pt(Ptpz)]的Hofmann型MOF非常吸引人，因为这种材料的自旋随着结构的改变而发生变化。在这种MOF材料中，Fe(II)配位环境具有3d⁶电子结构，具有随着温度、光、压力、客体分子产生自旋变化的效应，而且自旋返还化合物是多功能调控材料，不仅在于可调控的自旋态，还在于颜色、磁性、导电性、介电常数、机械力学性质等参数的变化。

有鉴于此，东京理科大学Tomoyuki Haraguchi，京都大学Kazuya Otsubo、Hiroshi Kitagawa等首次报道能够通过应力控制MOF薄膜，实现材料的自旋变化。材料Ptpz的自旋转变温度通过修饰Nipz层，实现自旋转变温度在300-380 K区间内变化，Nipz的晶格参数较小，导致Ptpz层产生外延压缩应力，导致自旋性质的改变。

本文要点：

（1）

通过浸渍界面层层生长的方式构建多层Nipz和Ptpz异质结，作者发现，构建的异质结薄膜伴随动态结构转变，产生显著提高的自旋转变温度，通过变温XRD、变温Raman表征验证了这种变化。

（2）

通过这种调控异质结薄膜界面应力的方法，作者认为能够合理的设计和控制MOF材料的各种性质，包括自旋转变性质以及其他多种多样的物理性质（包括气体存储、催化、传感、质子导电、电化学性质等）。

参考文献

Tomoyuki Haraguchi*, Kazuya Otsubo*, Osami Sakata, Akihiko Fujiwara, and Hiroshi Kitagawa*, Strain-Controlled Spin Transition in Heterostructured Metal–Organic Framework Thin Film, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c06662

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06662