諾貝爾獎(jiǎng)背后的超級(jí)材料：MOFs 的崛起

瑞典皇（huangjia）家科學(xué)院決定，將 2025 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予北川進(jìn)（Susumu Kitagawa）、理查德?羅布森（Richard Robson）與奧馬爾?M?亞吉（Omar M. Yaghi），以表彰三人在金屬有機(jī)框架（MOFs）研發(fā)領(lǐng)域作出的開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

金屬-有機(jī)框架（Metal-Organic Frameworks，簡(jiǎn)稱(chēng) MOFs）是一類(lèi)由金屬離子或金屬團(tuán)簇與有機(jī)配體通過(guò)自組裝形成的多孔材料。MOFs 因其多孔性、可調(diào)節(jié)性、獨(dú)特的穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。

飛納電鏡在 MOFs 材料的表征中具有廣泛應(yīng)用，使用飛納電鏡進(jìn)行掃描電鏡形貌和成分表征，相關(guān)領(lǐng)域的研究人員，發(fā)表了一篇篇高質(zhì)量期刊，一起來(lái)看一下吧！

PART 01 基于 MOFs 材料的鈉離子電池負(fù)極材料

電子科技大學(xué)——陳俊松教授課題組

發(fā)表文章：

Bilateral Interfaces in In2Se3‐CoIn2‐CoSe2 Heterostructures for High-Rate Reversible Sodium Storage（In2Se3-CoIn2-CoSe2異質(zhì)結(jié)中的雙界面用于高倍率可逆鈉存儲(chǔ)）

發(fā)表期刊：ACS Nano

DOI: 10.1021/acsnano。1c03056

飛納電鏡型號(hào)：Phenom Pharos 臺(tái)式場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡

這篇文章的核心內(nèi)容是通過(guò)構(gòu)建 InSe-CoIn-CoSe 異質(zhì)結(jié)，實(shí)現(xiàn)了高倍率可逆鈉存儲(chǔ)。研究人員通過(guò)在銦基 MOFs（MIL-68）表面生長(zhǎng)鈷基 MOFs（ZIF-67），然后通過(guò)原位氣相硒化，制備了具有雙界面的 InSe-CoIn-CoSe 異質(zhì)結(jié)。這種結(jié)構(gòu)不僅提高了材料的電導(dǎo)率和鈉離子擴(kuò)散速率，還增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而顯著提升了鈉離子電池的性能。通過(guò)飛納臺(tái)式場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（Phenom Pharos）的表征，研究人員詳細(xì)觀察了 InSe/CoSe-450 樣品的形貌和結(jié)構(gòu)變化。這種基于 MOFs 的異質(zhì)結(jié)材料在鈉離子電池中展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，為高性能鈉離子電池負(fù)極材料的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

PART 02 MOFs 薄膜電子材料

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所——曹榮教授課題組

發(fā)表文章：

Integration of metal-organic frameworks into an electrochemical dielectric thin film for electronic applications（將金屬-有機(jī)框架材料集成到電化學(xué)介電薄膜中用于電子材料領(lǐng)域）

發(fā)表期刊：Nature Communications

DOI: 10.1038/ncomms11830

飛納電鏡型號(hào)：Phenom Pro 高分辨率專(zhuān)業(yè)版掃描電鏡

這篇文章的核心內(nèi)容是將多孔金屬-有機(jī)框架（MOFs）集成到導(dǎo)電金屬板陽(yáng)極的表面，通過(guò)原位溫度控制的電化學(xué)組裝方法沉積形成互穿、結(jié)晶的 MOFs 薄膜。這種薄膜不僅具有良好的電介質(zhì)性能，而且其表面形貌、厚度和均勻性都可以通過(guò)控制反應(yīng)條件（如溫度、時(shí)間和電壓）來(lái)精確調(diào)控。研究結(jié)果表明，這種 MOFs 薄膜的介電常數(shù)比傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)或有機(jī)柵極電介質(zhì)材料高出許多，這為 MOFs 在電子設(shè)備中的應(yīng)用提供了新的可能性。研究人員使用了飛納掃描電子顯微鏡（Phenom G2）來(lái)觀察 MOFs 薄膜的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)，并通過(guò)調(diào)整反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄膜厚度和表面形貌的精確控制。

PART 03 基于 MOFs 材料的柔性電極

復(fù)旦大學(xué)——梅永豐教授課題組

發(fā)表文章：

Atomic Layer Deposition Inducing Integration of Co,N Codoped Carbon Sphere on 3D Foam with Hierarchically Porous Structures for Flexible Hydrogen Producing Device（原子層沉積誘導(dǎo)Co/N共摻雜的碳球負(fù)載在三維泡沫上形成分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)及其在柔性產(chǎn)氫裝置中的應(yīng)用）

發(fā)表期刊：Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.201906365

飛納電鏡型號(hào)：Phenom ProX 電鏡能譜一體機(jī)

這篇文章的核心內(nèi)容是通過(guò)原子層沉積（ALD）技術(shù)在三維碳泡沫（CF）上誘導(dǎo)生長(zhǎng) Zeolitic Imidazolate Framework-67（ZIF-67）層，隨后通過(guò)熱解過(guò)程將其轉(zhuǎn)化為 Co, N 共摻雜的碳球（Co–N–CSs），并將其應(yīng)用于柔性制氫電極。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅具有高比表面積和多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，還展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能和柔性特性，適用于酸性和堿性電解質(zhì)中的制氫反應(yīng)。通過(guò)飛納掃描電子顯微鏡（Phenom ProX）的表征，研究人員詳細(xì)觀察了從 CF 到 ALD-ZIF-67-CF 再到 Co–N–CS–CF 的形貌變化。這些觀察結(jié)果為理解 ZIF-67 在 CF 上的生長(zhǎng)機(jī)制以及熱解過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變化提供了重要支持。這種基于 MOFs 的復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅在酸性和堿性電解質(zhì)中展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，還具有顯著的柔性特性，為柔性制氫電極的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

PART 04 基于 MOFs 材料的仿生材料

四川大學(xué)——王玉忠教授課題組

發(fā)表文章：

Constructing hierarchically hydrophilic/superhydrophobic ZIF-8 pattern on soy protein towards a biomimetic efficient water harvesting material（在大豆蛋白上構(gòu)建層次化的親水/超疏水ZIF-8圖案，以制備仿生高效集水材料）

發(fā)表期刊：Chemical Engineering Journal

DOIdoi.org/10.1016/j.cej.2019.03.152. 

飛納電鏡型號(hào)：

Phenom ProX 電鏡能譜一體機(jī)

文章受到納米比亞沙漠中的 Stenocara 甲蟲(chóng)的啟發(fā)，這種甲蟲(chóng)能夠從濕潤(rùn)的空氣中收集水分以維持生命。甲蟲(chóng)背部的結(jié)構(gòu)由親水性突起分布在超疏水背景上，這種結(jié)構(gòu)使得水分子能夠在親水區(qū)域凝聚成滴，并在重力作用下滾落。基于這一自然現(xiàn)象，研究人員設(shè)計(jì)了一種類(lèi)似的親水/超疏水圖案化表面，用于從霧氣中收集水分。研究人員使用了飛納掃描電子顯微鏡（Phenom ProX）來(lái)觀察 ZIF-8 晶體在大豆蛋白（SPI）薄膜表面的生長(zhǎng)過(guò)程和形貌變化。在低倍率下可以觀察到較大的微米級(jí)晶體，這些晶體在薄膜表面均勻分布。在高倍率下可以觀察到較小的納米級(jí)晶體，這些晶體分布在微米級(jí)晶體表面和薄膜表面，形成了層次化的結(jié)構(gòu)。

PART 05基于 MOFs 材料的水處理膜

加利福尼亞州立大學(xué)——Fangyuan Tian 課題組

發(fā)表文章：

Electrodeposition of Ag/ZIF-8-Modified Membrane for Water Remediation（Ag/ZIF-8 改性膜的電沉積制備及其在水處理方面的應(yīng)用）

發(fā)表期刊：Langmuir

DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c02947

飛納電鏡型號(hào)：

Phenom ProX 電鏡能譜一體機(jī)

這篇文章的核心內(nèi)容是通過(guò)電沉積方法在不銹鋼網(wǎng)上制備了基于 ZIF-8 和 Ag/ZIF-8 的改性膜，并研究了其在水處理中的應(yīng)用。ZIF-8 是一種具有高比表面積和可調(diào)節(jié)孔徑的 MOFs 材料，廣泛應(yīng)用于氣體和液體分離。通過(guò)在 ZIF-8 中摻雜銀納米顆粒（Ag NPs），研究人員制備了具有抗菌性能的 Ag/ZIF-8 膜，用于去除水中的有機(jī)染料（如羅丹明B）和抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。通過(guò)飛納掃描電子顯微鏡（Phenom ProX G6）的表征，研究人員詳細(xì)觀察了 ZIF-8 和 Ag/ZIF-8 改性膜的形貌和結(jié)構(gòu)。這些觀察結(jié)果為理解 ZIF-8 和 Ag/ZIF-8 在水處理中的應(yīng)用提供了重要支持。這種基于 MOFs 的改性膜不僅能夠有效去除水中的有機(jī)染料，還具有顯著的抗菌性能，為水處理領(lǐng)域提供了新的解決方案。

所以，飛納電鏡不僅好用，還可以發(fā)高質(zhì)量的文章哦，不同型號(hào)的飛納電鏡，在各個(gè)領(lǐng)域均有出色的表現(xiàn)。快來(lái)選擇適合你研究的掃描電鏡吧。