A metal-organic framework with ultrahigh glass-forming ability.
A metal-organic framework with ultrahigh glass-forming ability.
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具有超高玻璃形成能力的金属有机骨架
DOI：
10.1126/sciadv.aao6827
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发表时间：
2018-03
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Yue Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Qiao A;Bennett TD;Tao H;Krajnc A;Mali G;Doherty CM;Thornton AW;Mauro JC;Greaves GN;Yue Y
我们发现并阐明了金属有机骨架ZIF-62 [Zn（Im 2 −xbImx）]的非晶玻璃形成能力。玻璃形成能力（GFA）是液体在冷却期间避免结晶的能力。金属有机骨架（MOFs）是一类新型的玻璃形成体，具有迄今为止未知的动力学和热力学性质。我们报告了一系列新的四面体玻璃体系的发现，沸石咪唑骨架-62（ZIF-62）[Zn（Im 2-xbImx）]，其具有比任何其他已知的玻璃形成剂更好的上级的GFA。该玻璃具有较高的粘度η（105 Pa·s）、较大的晶体-玻璃网络密度差（Δρ/ρg）、实验室时间尺度上的过冷区无结晶、较低的脆性（m = 23）、极高的泊松比（ν = 0.45）和最高的Tg/Tm比（0.84）。由于高的空间位阻和受抑制的网络动力学，以及MOF的软质和柔性性质典型的异常低的焓和熵，Tm和Tg均随着苯并咪唑酯（bImm）含量的增加而增加，但保持相同的超高Tg/Tm比。在这些多功能特性的基础上，我们解释了ZIF-62系统的特殊GFA。
We have discovered and clarified the ultrahigh glass-forming ability of the metal-organic frameworks—ZIF-62 [Zn(Im2−xbImx)]. Glass-forming ability (GFA) is the ability of a liquid to avoid crystallization during cooling. Metal-organic frameworks (MOFs) are a new class of glass formers, with hitherto unknown dynamic and thermodynamic properties. We report the discovery of a new series of tetrahedral glass systems, zeolitic imidazolate framework–62 (ZIF-62) [Zn(Im2−xbImx)], which have ultrahigh GFA, superior to any other known glass formers. This ultrahigh GFA is evidenced by a high viscosity η (105 Pa·s) at the melting temperature Tm, a large crystal-glass network density deficit (Δρ/ρg)network, no crystallization in supercooled region on laboratory time scales, a low fragility (m = 23), an extremely high Poisson’s ratio (ν = 0.45), and the highest Tg/Tm ratio (0.84) ever reported. Tm and Tg both increase with benzimidazolate (bIm) content but retain the same ultrahigh Tg/Tm ratio, owing to high steric hindrance and frustrated network dynamics and also to the unusually low enthalpy and entropy typical of the soft and flexible nature of MOFs. On the basis of these versatile properties, we explain the exceptional GFA of the ZIF-62 system.
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2009-11-24
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