Science在线发表我校特聘教授岳远征院士揭示MOF玻璃结构的重要发现

发布时间：2020-04-10作者：设置

近日，齐鲁工业大学材料科学与工程学院特聘教授岳远征院士与美国加州大学(戴维斯)Sabyasachi Sen教授团队以及美国强磁场实验室Zhehong Gan博士团队合作，利用世界最高磁场强度35.2 特斯拉(T)的67Zn核磁共振，揭示了金属有机骨架（MOF）玻璃结构的短程无序。该发现以“Ultrahigh-field 67Zn NMR reveals short-range disorder in zeolitic imidazolate framework glasses”为题在《Science》在线发表。岳远征教授和Sabyasachi Sen教授为通讯作者，这是我校首次以通讯作者单位在Science杂志发表论文。

论文链接：https://science.sciencemag.org/content/367/6485/1473/tab-pdf

玻璃一般定义为长程无序、短程有序的具有玻璃转变的固体。根据化学组成，玻璃分为无机、有机和金属三大家族。在2015年，科学家发现了一个新的玻璃家族-金属有机骨架(MOF)玻璃。与三大传统玻璃不同的是，MOF玻璃以有机无机化学组成和配位键为特征。作为MOF玻璃主要发明人之一，岳远征教授首次发现了MOF玻璃的液态-玻璃转变和多非晶相转变。

目前，可以形成玻璃的MOF主要来自它的一个分支，沸石咪唑酯骨架（ZIF）晶体。迄今，ZIF玻璃的奇妙特性被逐渐发掘，例如超高的玻璃形成能力以及化学组成可控性强等；此外，ZIF玻璃在气体吸附存储、气体分离、质子传导、超宽中红外发光、电池材料等领域均表现出优异的性能和巨大的应用潜力。

最近，岳远征团队和他的合作团队，应用世界上最高磁场强度35.2 T的固态魔角67Zn 核磁设备首次获得ZIF晶体和玻璃的精确核磁谱，直接探测到ZIF玻璃具有很高的短程无序度，证实了岳远征教授的预测，并揭示了ZIF玻璃的形成和短程结构无序的关联，阐明了MOF玻璃形成的机理，为理解玻璃本质提供了新的视角。同时，也对探究MOF玻璃的特殊性能起源提供了新的视角，对设计新型功能MOF玻璃具有重要的指导意义。

图A. ZIF玻璃形成的结构演变示意图。ZIF晶体中有两种具有不同对称度的Zn(配体)4四面体结构单元，玻璃中四面体结构单元具有更宽的对称度分布；

图B、C. ZIF晶体和玻璃的67Zn NMR图谱对比。相对于ZIF晶体，ZIF玻璃NMR峰的宽化和偏移表明了ZIF玻璃的短程结构是高度无序的。

 

自岳远征院士在齐鲁工业大学组建先进玻璃研究团队以来，在国际重要学术期刊发表30余篇高水平论文，尤其科教融合以来，带领该研究团队发表了多篇具有重要原创性的论文，极大的带动了我校材料学科基础研究的发展，提升了学科知名度。团队主要代表性成果如下：

  1. R. S. K. Madsen†, A. Qiao†, J. Sen, I. Hung, K. Chen, Z. Gan, S. Sen*, Y. Z. Yue*, Ultrahigh-Field 67Zn NMR reveals short-range disorder in zeolitic imidazolate framework glasses. Science 2020, 367: 1473-1476

    论文链接：https://science.sciencemag.org/content/367/6485/1473/tab-pdf

  2. M. Stepniewska, K. Januchta, C. Zhou, A. Qiao, M. M. Smedskjaer, Y. Z. Yue*, Observation of indentation induced shear bands in a metal-organic framework glass. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 2020, (in press).

  3. Q. J. Zheng†, Y. F. Zhang†, M. Montazerian†, O. Gulbiten, J. C. Mauro, E. D. Zanotto, Y. Z. Yue*, Understanding glass through differential scanning calorimetry. Chem. Rev. 2019, 119: 7848-7939.

    论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.8b00510

  4. Y. F. Zhang*, P. Wang, G. Li, J. Fan, C. Gao, Z. Wang, Y. Z. Yue*, Clarifying the charging induced nucleation in glass anode of Li-ion batteries and its enhanced performances. Nano Energy 2019, 57: 592-599.

    论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518310012

  5. C. W. Gao, P. Wang, Z. Wang, S. K. Kær, Y. F. Zhang*, Y. Z. Yue*, The disordering-enhanced performances of the Al-MOF/graphene composite anodes for lithium ion batteries. Nano Energy 2019, 65: 104032.

    论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519307396

  6. Y. F. Zhang, P. Wang, T. Zheng, D. Li, G. Li, Y. Z. Yue*, Enhancing Li-ion battery anode performances via disorder/order engineering. Nano Energy 2018, 49: 596-602.

    论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518303331


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