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加快打造原始創(chuàng)新策源地,，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿,、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求,、面向人民生命健康,，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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福建物構(gòu)所鋁團(tuán)簇玻璃研究獲進(jìn)展

2024-01-30 福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所

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語(yǔ)音播報(bào)

“晶體-液體-玻璃”相變?yōu)榭烧{(diào)控新型玻璃的合成提供了全新的途徑,。與傳統(tǒng)玻璃不同，晶態(tài)材料可以通過(guò)配位化學(xué)和網(wǎng)格化學(xué)設(shè)計(jì)原理來(lái)微調(diào)所需的屬性,，如改善傳質(zhì),、光學(xué)性能等，這是無(wú)法在傳統(tǒng)無(wú)機(jī),、有機(jī)和金屬玻璃中實(shí)現(xiàn)的,。如何誘導(dǎo)晶態(tài)材料局域結(jié)構(gòu)無(wú)序進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液化再到玻璃化轉(zhuǎn)變是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)榻^大部分晶態(tài)材料直至分解溫度也無(wú)法熔融,。例如,，在研究廣泛的金屬有機(jī)框架體系中，盡管目前已報(bào)道的材料個(gè)數(shù)已超過(guò)十萬(wàn),，歷時(shí)十余年,，玻璃態(tài)探索仍舊局限于ZIF-4、ZIF-62,、ZIF-8等極少數(shù)模型化合物,。打破“晶體-液體-玻璃”過(guò)程中對(duì)金屬和配體的限制，開(kāi)發(fā)普適性晶態(tài)材料玻璃化合成途徑是目前該領(lǐng)域的研究瓶頸,。

近日,，受到傳統(tǒng)無(wú)機(jī)玻璃制作過(guò)程中引入純堿、草木灰等礦物來(lái)降低熔點(diǎn),，以及深共晶溶劑（DES）混合物熔點(diǎn)明顯下降特點(diǎn)的啟發(fā),，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所張健團(tuán)隊(duì)揭開(kāi)團(tuán)簇玻璃化的面紗，通過(guò)在分子水平上的DESs晶格摻雜設(shè)計(jì)合成了第一類可熔化的鋁分子環(huán),。這類分子環(huán)化合物在加熱后經(jīng)歷了晶體-液體-玻璃的過(guò)程,，結(jié)構(gòu)中的鋁分子環(huán)、DES組分和晶格溶劑之間，豐富而強(qiáng)的氫鍵被認(rèn)為是熔點(diǎn)降低的根源,。這種晶格摻雜的結(jié)合方法為團(tuán)簇玻璃的開(kāi)發(fā)提供了普適性的制備途徑,。此外，團(tuán)簇玻璃“軟材料”的可塑性促使研究人員繼續(xù)探索其可加工性和光學(xué)性能,。該團(tuán)隊(duì)在常壓下采用簡(jiǎn)易“熱壓法”制備無(wú)氣泡玻璃膜并保持與原始晶體類似的發(fā)光與三階非線性效果,。與傳統(tǒng)的基材粘合方法相比，這種團(tuán)簇玻璃膜的成型不需要額外的混合介質(zhì),，展現(xiàn)出團(tuán)簇玻璃的優(yōu)勢(shì),。

團(tuán)簇玻璃材料的可控制備和光學(xué)應(yīng)用探索為晶體-液體玻璃家族提供了新的設(shè)計(jì)理念。在該工作中,，研究人員展示了DES啟發(fā)的鋁氧團(tuán)簇玻璃的制備并研究了這類玻璃產(chǎn)品的形成機(jī)制與作為多功能光學(xué)玻璃的潛力,。鋁氧分子環(huán)與離子液體組分的結(jié)合策略克服了晶體玻璃對(duì)金屬和配體類型的限制，有望為“晶體-液體-玻璃”的研究打開(kāi)更加寬廣的局面,。相關(guān)成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上,。

論文鏈接

與DES組分結(jié)合的鋁分子環(huán)示意圖

“晶體-液體-玻璃”相變?yōu)榭烧{(diào)控新型玻璃的合成提供了全新的途徑。與傳統(tǒng)玻璃不同,，晶態(tài)材料可以通過(guò)配位化學(xué)和網(wǎng)格化學(xué)設(shè)計(jì)原理來(lái)微調(diào)所需的屬性,，如改善傳質(zhì)、光學(xué)性能等,，這是無(wú)法在傳統(tǒng)無(wú)機(jī),、有機(jī)和金屬玻璃中實(shí)現(xiàn)的。如何誘導(dǎo)晶態(tài)材料局域結(jié)構(gòu)無(wú)序進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液化再到玻璃化轉(zhuǎn)變是一個(gè)挑戰(zhàn),，因?yàn)榻^大部分晶態(tài)材料直至分解溫度也無(wú)法熔融,。例如，在研究廣泛的金屬有機(jī)框架體系中,，盡管目前已報(bào)道的材料個(gè)數(shù)已超過(guò)十萬(wàn),，歷時(shí)十余年，玻璃態(tài)探索仍舊局限于ZIF-4,、ZIF-62,、ZIF-8等極少數(shù)模型化合物。打破“晶體-液體-玻璃”過(guò)程中對(duì)金屬和配體的限制,，開(kāi)發(fā)普適性晶態(tài)材料玻璃化合成途徑是目前該領(lǐng)域的研究瓶頸,。近日，受到傳統(tǒng)無(wú)機(jī)玻璃制作過(guò)程中引入純堿,、草木灰等礦物來(lái)降低熔點(diǎn),，以及深共晶溶劑（DES）混合物熔點(diǎn)明顯下降特點(diǎn)的啟發(fā)，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所張健團(tuán)隊(duì)揭開(kāi)團(tuán)簇玻璃化的面紗,，通過(guò)在分子水平上的DESs晶格摻雜設(shè)計(jì)合成了第一類可熔化的鋁分子環(huán),。這類分子環(huán)化合物在加熱后經(jīng)歷了晶體-液體-玻璃的過(guò)程,，結(jié)構(gòu)中的鋁分子環(huán)、DES組分和晶格溶劑之間,，豐富而強(qiáng)的氫鍵被認(rèn)為是熔點(diǎn)降低的根源,。這種晶格摻雜的結(jié)合方法為團(tuán)簇玻璃的開(kāi)發(fā)提供了普適性的制備途徑。此外,，團(tuán)簇玻璃“軟材料”的可塑性促使研究人員繼續(xù)探索其可加工性和光學(xué)性能,。該團(tuán)隊(duì)在常壓下采用簡(jiǎn)易“熱壓法”制備無(wú)氣泡玻璃膜并保持與原始晶體類似的發(fā)光與三階非線性效果。與傳統(tǒng)的基材粘合方法相比,，這種團(tuán)簇玻璃膜的成型不需要額外的混合介質(zhì),，展現(xiàn)出團(tuán)簇玻璃的優(yōu)勢(shì)。團(tuán)簇玻璃材料的可控制備和光學(xué)應(yīng)用探索為晶體-液體玻璃家族提供了新的設(shè)計(jì)理念,。在該工作中,，研究人員展示了DES啟發(fā)的鋁氧團(tuán)簇玻璃的制備并研究了這類玻璃產(chǎn)品的形成機(jī)制與作為多功能光學(xué)玻璃的潛力,。鋁氧分子環(huán)與離子液體組分的結(jié)合策略克服了晶體玻璃對(duì)金屬和配體類型的限制,，有望為“晶體-液體-玻璃”的研究打開(kāi)更加寬廣的局面。相關(guān)成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上,。論文鏈接與DES組分結(jié)合的鋁分子環(huán)示意圖

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