מצלמות רגישות גבוהה חושפות את מבנה האטום של מסגרות אורגניות-מתכתיות

Anonim

מצלמות אלקטרונים רגישות במיוחד מאפשרות לחוקרים לראות את המבנה האטומי של מסגרות אורגניות-מתכתיות.

חוקרים ב KAUST פיתחו שיטה בקנה מידה גדול הדמיה של מסגרות אורגניות מתכת (MOFs), מבנים תלת מימדי מורכב יונים מתכת מחוברות ligands אורגני. MOFs שימושיים עבור אחסון גז הפרדה כי הם יכולים להיות מתוכננים יש גודל הנקבוביות מדויק של הממדים המולקולריים חללי ריק גדול (נקבוביות) בתוך המסגרות שלהם.

בדרך כלל, שידור ברזולוציה גבוהה מיקרוסקופית אלקטרונים (HRTEM) משמש לדמיין מבנים עם רזולוציה אטומית; עם זאת, שיטה זו אינה מתאימה תצפית MOFs כי הקורות אלקטרונים להרוס את המבנים שלהם.

"כדי להבין היטב את הביצועים של מסגרות אורגניות מתכת ביישומים שונים, אנחנו צריכים לדעת את המבנים שלהם ברמה האטומית, כי ההתנהגות המקרוסקופית שלהם נקבע על ידי המבנה המיקרוסקופי שלהם, " הסביר KAUST פרופסור עמית למדע הכימי יו האן. על ידי הדמיית מבנים אלה, החוקרים יכולים לחשוף רמזים חשובים על האופן שבו חומרים אלה להרכיב עצמית כדי ליצור את הסימנים המסחריים שלהם.

כמה מחברי הממברנות המתקדמות של האוניברסיטה ומרכז חומרים נקבוביים, כולל מדען המחקר של האן והמחבר הראשון של העיתון, יאן ג'ואו, פרופסור חבר להנדסה כימית וביולוגית זיפינג לאיי ופרופסור להנדסה כימית וביולוגית ומנהל המרכז אינגו פינאו, התאחדו עם המעבדה ללימודי הדמיה ואפיון של האוניברסיטה ועם עמיתים של גתאן, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי ואחרים בסין. שיתוף הפעולה שלהם הביא הסתגלות של HRTEM באמצעות המדינה- of-the-art ישיר איתור אלקטרונים לספור מצלמות 1.

רגישות גבוהה של גלאים אלה אפשרה להם לרכוש תמונות עם מינון אלקטרונים נמוך מספיק, כי זה לא לפגוע במבנה של MOFs, המאפשר לקבוצה לייצר תמונות ברזולוציה גבוהה של מבנים אטומיים שלהם.

הצוות מיישם את השיטה שלהם ל- ZIF-8, MOF הכולל יונים של אבץ המחוברים על ידי קישוריות אורגניות של 2-methylimidazole. הם יכלו לדמיין את המבנה שלה ברזולוציה של 0.21 ננומטר (ננומטר אחד הוא מיליארדית המטר), רזולוציה גבוהה מספיק כדי לדמות את העמודות הפרטיות של אטומי אבץ וקשרים אורגניים.

זה עזר לחוקרים לחשוף את פני השטח ומבנים בין-ממדיים של גבישי ZIF-8. "התוצאות פורמו כי נקבוביות שנוצרו בממשקי ZIF-8 שונה מהנפיחות הפנימית של ZIF-8, המשפיעה על אופן העברתן של מולקולות הגז בגבישי ZIF-8", הסביר האן.

menu
menu