諾貝爾獎背后的超級材料：MOFs 的崛起

瑞典皇（huangjia）家科學(xué)院決定，將 2025 年諾貝爾化學(xué)獎授予北川進（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框架（MOFs）研發(fā)領(lǐng)域作出的開創(chuàng)性貢獻。

金屬-有機框架（Metal-Organic Frameworks，簡稱 MOFs）是一類由金屬離子或金屬團簇與有機配體通過自組裝形成的多孔材料。MOFs 因其多孔性、可調(diào)節(jié)性、獨特的穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，在多個領(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）

發(fā)表期刊：ACS Nano

DOI: 10.1021/acsnano。1c03056

飛納電鏡型號：Phenom Pharos 臺式場發(fā)射掃描電鏡

這篇文章的核心內(nèi)容是通過構(gòu)建 InSe-CoIn-CoSe 異質(zhì)結(jié)，實現(xiàn)了高倍率可逆鈉存儲。研究人員通過在銦基 MOFs（MIL-68）表面生長鈷基 MOFs（ZIF-67），然后通過原位氣相硒化，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)率和鈉離子擴散速率，還增強了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而顯著提升了鈉離子電池的性能。通過飛納臺式場發(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：Phenom Pro 高分辨率專業(yè)版掃描電鏡

這篇文章的核心內(nèi)容是將多孔金屬-有機框架（MOFs）集成到導(dǎo)電金屬板陽極的表面，通過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控制反應(yīng)條件（如溫度、時間和電壓）來精確調(diào)控。研究結(jié)果表明，這種 MOFs 薄膜的介電常數(shù)比傳統(tǒng)的無機或有機柵極電介質(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）來觀察 MOFs 薄膜的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)，并通過調(diào)整反應(yīng)條件實現(xiàn)了對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：Phenom ProX 電鏡能譜一體機

這篇文章的核心內(nèi)容是通過原子層沉積（ALD）技術(shù)在三維碳泡沫（CF）上誘導(dǎo)生長 Zeolitic Imidazolate Framework-67（ZIF-67）層，隨后通過熱解過程將其轉(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 上的生長機制以及熱解過程中結(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：

Phenom ProX 電鏡能譜一體機

文章受到納米比亞沙漠中的 Stenocara 甲蟲的啟發(fā)，這種甲蟲能夠從濕潤的空氣中收集水分以維持生命。甲蟲背部的結(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?；谶@一自然現(xiàn)象，研究人員設(shè)計了一種類似的親水/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）來觀察 ZIF-8 晶體在大豆蛋白（SPI）薄膜表面的生長過程和形貌變化。在低倍率下可以觀察到較大的微米級晶體，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晶體，這些晶體分布在微米級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：

Phenom ProX 電鏡能譜一體機

這篇文章的核心內(nèi)容是通過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染料（如羅丹明B）和抑制細(xì)菌生長。通過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，不同型號的飛納電鏡，在各個領(lǐng)域均有出色的表現(xiàn)。快來選擇適合你研究的掃描電鏡吧。