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高分子科学前沿
2026-06-21 12:56
文章摘要
本文背景是二维材料层间堆叠方式对其量子效应和电子器件性能至关重要,但精确控制堆叠序列在保持组分可调性方面长期面临挑战。研究目的在于提出一种普适性策略,实现对范德华金属-有机框架(MOF)堆叠顺序的编程式控制。北京大学窦锦虎研究员团队通过“聚集继承法”,利用溶剂环境调控共轭配体的溶液态亚稳态聚集,再通过快速金属配位反应将其锁定并继承至MOF单晶中。以Cu₃(HHTP)₂为例,通过改变水/DMF比例,成功获得交替堆叠(A相)和单向堆叠(U相)两种单晶,并揭示了配体聚集状态通过前驱体二聚体被遗传至最终结构的机制。该方法进一步在三维系统Cu₂DBC中验证,获得了五重和四重互穿的拓扑结构。结论表明,堆叠方式直接决定电荷传输性能:A相电导率(7.09 S cm⁻¹)高于U相,而四重互穿Cu₂DBC展现出罕见的金属导电行为,室温电导率高达1,792 S cm⁻¹,位居多孔MOF前列。该工作为从溶液态主动编程MOF堆叠序列和电子功能提供了新范式。
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