【JACS】吉林大学:多孔有机盐中的超大负线性压缩性

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   负线性可压缩性(NLC)是一种常识违规(即,在静水压缩下,晶体相会在一个或多个方向上扩展)。晶体材料的优异NLC性能与其骨架的几何结构本质上相关。在这里,我们发现了一种结晶的多孔有机盐(CPOS-1);高压X射线衍射实验表明CPOS-1沿c轴显示出巨大的NLC(Kc=-90.7 T Pa-1)行为。

论文作为封面文章发表在Journal of the American Chemical Society 上,吉林大学博士研究生赵宇与燕山大学范长增教授为共同一作。


这种令人难以置信的性能是由阴离子磺酸盐和阳离子铵离子之间的电荷增强的N–H +··–O–S氢键相互作用形成的灵活的“超分子弹簧”产生的。此外,我们使用高压电化学阻抗谱(EIS)方法揭示了这种罕见的NLC行为与单晶质子电导率之间的关系。我们认为,对这种廉价且容易获得的多孔有机材料进行NLC行为研究对于加速NLC材料的研究和应用,特别是在有机体系中具有重要意义。

                                   

                                

作者已经报道了一种前所未有的巨大NLC材料,其设计是通过“超分子弹簧”的模块化组装而实现的,该超分子弹簧具有沿着材料的晶体A和B轴分布的阴离子硫酸盐和阳离子氨基相互作用。为了解释我们的设计策略,我们可以使用以下类比。众所周知,弹簧比制造弹簧的相应杆更容易压缩。同样,在分子尺度上,当受到外界刺激时,这种螺旋的累积作用会无限扩大弹簧的可压缩性。因此,简单地说,我们的工作利用大量较弱的超分子相互作用来构建具有钻石拓扑的超分子弹簧,从而允许如此之大的可压缩性框架结构组装,展现出巨大的NLC行为。由于具有巨大NLC的材料稀缺,因此我们目前的设计策略可以激发人们寻求设计更坚固NLC材料的途径的研究。显然,这些追求具有实际意义。对于在飞机声纳中设计压力传感器的高压环境中的技术突破,这种巨大的NLC材料的实现可以具有空前的优势。因此,随着这种材料及其相关家族的发现,用于太空飞行任务的超环技术和可折返航天飞机技术的潜在发展飞跃无疑。



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