一种具有数百年历史的拱形石窗建造技术激发了一种新方法，可以在称为金属有机框架(MOF)的多孔功能材料中形成定制的纳米级窗户。

该方法使用建筑拱形“定心模板”模板的分子版本来指导具有预定形状和尺寸的孔窗的MOF的形成。以这种方式设计和制造的新型MOF范围广泛，从具有气体分离潜力的窄窗口材料到由于其优异的氧气吸附能力而具有潜在医疗应用的大窗口结构。

“新结构设计中最具挑战性的目标之一是结构形成的精确控制，”领导这项研究的MohamedEddaoudi团队的博士后AleksandrSapianik说。研究小组意识到，对于网状化学(将分子构件组装成MOF等多孔晶体材料)，中心模板概念可能会提供精确的控制。

该研究的起点是类沸石MOF(ZMOF)，它通常具有由称为超四面体(ST)的构建块构成的五边形窗口。“我们的目标是控制ST排列，将这种众所周知的拓扑结构更改为以前使用这些构建块未报道过的拓扑结构，”Sapianik说。

该团队开发了居中结构导向剂(cSDA)来控制ST对齐并形成新形状和尺寸的ZMOF窗口。一组cSDA旨在收紧相邻ST单元之间的角度，创建了小窗口。另一组旨在扩大ST单元之间的角度，提供更大的窗户。

“MOF的孔径和体积是影响其应用的重要参数，”Eddaoudi团队的博士后MarinaBarsukova说。该团队设计的一种大窗口ZMOFFe-sod-ZMOF-320显示出已知MOF中最高的氧吸附能力。

巴尔苏科娃说：“这一特性在医疗和航空航天工业中非常重要，在这些行业中，高容量将增加气瓶中的氧气储存量，或者使更小的气瓶更容易运输。”同样的ZMOF在储存甲烷和氢气(潜在燃料)方面也表现良好。该系列中其他具有窄窗口的ZMOF显示出分子混合物气体分离的潜力。

Eddaoudi团队的研究科学家VincentGuillerm表示，cSDA概念具有多种优势，可以增强MOF的性能。“cSDA将大窗口划分为较小的窗口，我们的初步结果表明这对于化学分离很有用，”他说。他补充道：“它还提供了额外的内部孔隙表面，有助于改善气体储存，并增强了MOF框架，从而提高了材料的稳定性。”

“我们开发的中心方法是网状化学领域的另一个强大策略，为定制MOF在能源安全和环境可持续性方面的应用提供了巨大的潜力，”Eddaoudi说。

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