室温烧结的金属—有机框架纳米晶: 一种新型光学陶瓷

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       陶瓷是无机非金属晶粒无取向烧结而成的块材，因为存在缺陷、气孔以及材料本征的双折射，通常是不透明的。光学陶瓷是消除了光散射的、透明的特种陶瓷，可兼具单晶、玻璃等其它透明块材等优势，可用于制作高性能光学窗口和激光增益介质。但是，光学陶瓷对材料或前驱体的要求非常苛刻，不但需要高纯度和尺寸均匀的纳米晶用于消除缺陷和气孔，还需要结晶在立方晶系以消除双折射。另外，有机物和无机—有机杂化材料无法耐受陶瓷制备所须的高温烧结过程。因此，目前只有几种材料可用于制备光学陶瓷。配位聚合物，也称金属—有机框架（Metal-Organic Framework, MOF），是一类结构和功能丰富多样的晶态材料。MOF材料通常为微晶粉体，在吸附、分离、传感等领域的实际应用中通常需要进一步造粒成型。MOF薄膜和单晶可用作分离、传感和光学器件，但高质量大尺寸的样品很难制备。

       虽然MOF在一般溶剂中的溶解度很低，但晶粒和溶液中的构筑单元（即金属离子和配体）通常具有可观的交换速率，而且小尺寸的晶粒和曲率大的表面速率更大，是MOF晶体生长和合成后离子/配体交换修饰的基础。利用这个原理，有可能修复MOF纳米晶组装而成的聚集体内部的缺陷，形成致密连续的块材。基于这个设想，中山大学张杰鹏研究团队合成了基于MOF材料的新型光学陶瓷，即金属—有机光学陶瓷（Metal-Organic Optical Ceramic, MOOC）。