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第一作者：Jun Zhang

通訊作者：Hitoshi Miyasaka

通訊單位：日本東北大學

多孔材料學術QQ群：813094255

如果有足夠的構造塊，金屬有機骨架（MOFs）可以將磁有序性和孔隙率結合在一起。這使MOFs成為開發刺激反應性材料的有前途的平臺，這些材料會根據其孔中是否存在客體分子而表現出截然不同的磁性。

近日，日本東北大學Hitoshi Miyasaka報道了一種CO₂響應型磁性MOF，它在吸附CO₂時由亞磁性轉變為順磁性，在CO₂脫附時又恢復到亞磁性狀態。

圖1. CO₂吸附、晶體結構變化及紅外光譜。

研究人員通過漿輪型[Ru₂(F₃PhCO₂)₄]配合物（[Ru₂]）作為D和TCNQ(OEt)₂作為A，然后由D：A=2：1組裝得到D₂A-層狀亞鐵磁體

[{Ru₂(F₃PhCO₂)₄}₂TCNQ(OEt)₂]·3DCM（1-DCM；F₃PhCO₂^?，2，4，6-三氟苯甲酸酯；DCM，二氯甲烷）。化合物1-DCM具有單斜晶系C2/c空間群，其中TCNQ(OEt)₂的四個CN基團與[RU₂]單元配位形成位于(020)面上的漁網狀二維網絡。

圖2. 晶體結構。

研究發現，該亞鐵磁性材料是具有[D⁺–A^-–D]分子式的層狀MOF，它是由三氟苯甲酸酯橋聯的槳輪型二釕（ii）簇作為電子供體（D）與二乙氧基四氰基喹二甲烷作為電子受體（A ）。在吸附CO₂時，MOF會經歷面內電子轉移和結構轉變，從而形成[D–A–D]順磁性形式。

這種磁性相變，以及隨之而來的MOF的電子導電性和介電常數的改變，都是由骨架中容納的客體CO₂分子進行電子上的穩定。

圖3. CO₂吸附下磁性能的變化。

參考文獻

Zhang, J., Kosaka, W., Kitagawa, Y. et al. A metal–organic framework that exhibits CO2-induced transitions between paramagnetism and ferrimagnetism. Nat. Chem. (2020).

DOI：10.1038/s41557-020-00577-y

https://doi.org/10.1038/s41557-020-00577-y