岳远征课题组和国际合作者Science：揭示MOF玻璃结构的重要发现

youwuyang

硅酸盐建筑材料国家重点实验室特聘教授岳远征院士团队与美国加州大学（戴维斯）Sabyasachi Sen教授团队、美国强磁场实验室Zhehong Gan博士团队协作，在《Science》在线发表题为“Ultrahigh-field 67Zn NMR reveals short-range disorder in zeolitic imidazolate framework glasses”的研究。该研究利用世界最高磁场强度35.2 特斯拉(T)的67Zn核磁共振技术，揭示了金属有机骨架（MOF）玻璃结构的短程无序特性。岳远征教授和Sabyasachi Sen教授为论文通讯作者。

　　传统材料科学认为，玻璃可以被分为无机、有机和金属三大玻璃家族，构成其结构的主要化学键型分别是离子共价混合键、共价键和金属键。金属有机骨架（MOF）玻璃是近年来发明的一种全新结构的有机无机配位玻璃，被誉为第四类玻璃，在气体吸附存储、气体分离、质子传导、超宽中红外发光、新型电池等领域表现出优异的性能和巨大的应用潜力。
　　岳远征院士团队是首批发明MOF玻璃的国际团队之一，首次观察到了MOF玻璃的液态-玻璃转变和多非晶相转变现象，为探索该材料的玻璃态特性发挥了重要作用。
　　岳远征院士团队和国际团队合作，制备了代表性MOF玻璃，应用世界上最高磁场强度35.2 T的固态魔角67Zn核磁技术，首次获得MOF材料的精确核磁谱，直接探测到了MOF玻璃结构的短程无序特性，揭示了MOF玻璃形成过程和短程无序特性的科学联系。
　　该工作首次证实了MOF玻璃结构的短程无序特性，揭示了MOF玻璃形成的微观机理，颠覆了传统科学认为玻璃结构短程有序、长程无序的固有概念，为理解玻璃本质提供了新的视角。同时，对探究MOF玻璃的特殊性能的起源提供了新途径，对设计新型功能MOF玻璃具有重要指导意义。
　　论文链接：https://science.sciencemag.org/content/367/6485/1473/tab-pdf

ZIF玻璃

       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. ZIF晶体和玻璃的35.2 T MAS 67Zn NMR图谱对比。相对于ZIF晶体，ZIF玻璃NMR谱宽化和偏移表明ZIF玻璃的短程结构高度无序。

　　岳远征团队近年来在MOF玻璃领域的代表性成果：
　　（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, DOI:10.1126/science.aaz0251. (†共同第一作者)
　　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）J. Y. Zhang, L. Longley, H. Liu, C. W. Ashling, P. A. Chater, K. A. Beyer, K. W. Chapman, H. Tao, D. A. Keen, T. D. Bennett, Y. Z. Yue*, Structural evolution in a melt-quenched zeolitic imidazolate framework glass during heat-treatment. Chem. Commun. 2019, 55: 2521-2524.
　　论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/cc/c8cc09574d
　　（4）H. Z. Tao, T. D. Bennett, Y. Z. Yue*, Melt-quenched hybrid glasses from metal–organic frameworks. Adv. Mater. 2017, 29: 1601705.
　　论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201601705/full
　　（5）A. Qiao, T.D. Bennett, H.Z. Tao, A. Krajnc, G. Mali, C. M.Doherty, A. W. Thornton, J. C. Mauro, G. N. Greaves, Y. Z. Yue*, A metal-organic framework with ultrahigh glass-forming ability. Sci. Adv. 2018, 4: eaao6827.
　　论文链接：http://advances.sciencemag.org/content/4/3/eaao6827.
　　（6）T. D. Bennett*, Y. Z. Yue, P. Li, A. Qiao, H. Z. Tao, N. G. Greaves, T. Richards, G. I. Lampronti, S. T. Redfern, F. Blanc, O. K. Farha, J. T. Hupp, A. K. Cheetham, D. A. Keen, Melt-quenched glasses of metal-organic frameworks. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138: 3484-3492.
　　论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b13220
　　（7）T. D. Bennett†, J.-C. Tan†, Y. Z. Yue†, E. Baxter, C. Ducati, N. J. Terrill, H. -M. Yeung, Z. F. Zhou, W. L. Chen, S. Henke, A. K. Cheetham, G. N. Greaves*, Hybrid glasses from strong and fragile metal-organic framework liquids. Nat. Commun., 2015, 6: 8079.
　　论文链接：https://www.nature.com/articles/ncomms9079
       文章来源：武汉理工大学

       岳远征，丹麦奥尔堡大学化学系教授、武汉理工大学和齐鲁工业大学特聘教授。1982年在山东轻工业学院(现齐鲁工业大学)获材料科学学士学位。1985年在西北轻工业学院(现陕西科技大学)获玻璃科学方向的硕士学位。1985到1988年在山东轻工业学院任教。1989年到德国柏林工业大学深造，1994年获该校材料科学博士学位，之后在德国玻璃学术和工业界从事研究与技术开发。1998受聘丹麦奥尔堡大学，2003年创立奥尔堡大学非晶材料研究中心，并任主任。已培养28名博士生和40名硕士生。2014年起任奥尔堡大学化学、环境与生命科学博士生分院负责人。三十多年来在玻璃和材料科学领域取得一系列重大科学发现和工业技术突破。在Nature、Science Adv、Nature Commun、PNAS、PRL、JACS、Adv Mater等国际核心期刊上发表270多篇论文。曾经和现在担任10余项丹麦科研项目的首席科学家。做过94次国际会议的大会、主旨和特邀报告。主持多次国际会议，多次担任国际会议顾委会、组委会和程序会委员。任国际玻璃协会(ICG)理事和ICG玻璃纤维技术委员会主席。任中国自然科学奖、陈嘉庚科学奖、长江学者等的海外评审专家。任中国、丹麦、美国、德国、欧盟、新加坡等国的研究基金会评审专家。2009年以来受邀担任诺贝尔化学奖的推荐专家。任《Eur.J. Glass Sci. Techn.》副主编、《J. Non-Cryst. Solids》编委和《Front. Mater.》玻璃科学副主编。