维度网讯，格拉茨技术大学（TU Graz）的研究人员证明，金属有机框架结构（MOF）薄膜具有与先前假设完全不同的结构。这项以铜-对苯二甲酸铜（Cu(bdc)）薄膜为对象的研究，推翻了此前广泛接受的结构模型。

由于具有高孔隙率，MOF被认为是用于气体储存、二氧化碳捕获或定向药物输送等创新应用的有前途材料，其发现于2025年获得诺贝尔化学奖。单晶形式的MOF结构相对容易确定，但薄膜中的结构在很大程度上仍是一个谜，而结构决定了材料的性质和潜在应用。

由格拉茨技术大学固体物理研究所Roland Resel和Egbert Zojer领导的团队，联合物理化学研究所Paolo Falcaro及其同事，以及卡尔斯鲁厄技术学院（Karlsruher Institut für Technologie）的Christof Wöll，在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）发表论文。研究人员以Cu(bdc)薄膜为例，表明所有先前提出的结构模型都不正确，并确定了一种能够解释所有观察到的性质的结构：Cu(bdc)薄膜实际上并非多孔，而是紧密堆积，并含有额外的羟基基团，这些基团在大多数先前模型中缺失。

“我们的结果表明，已发表的许多MOF薄膜结构模型不正确，需要重新评估，”Egbert Zojer表示。这一进展源于将复杂的量子力学模拟与在的里雅斯特同步辐射光源Elettra上采用的旋转掠入射X射线衍射（rotating-GIXD）方法相结合。与传统方法不同，rotating-GIXD方法提供了近乎完整的晶体周期图像，使团队能够推断出Cu(bdc)薄膜的原子结构。结合量子力学模拟以及通过X射线反射法测定的薄膜密度，研究人员排除了大量先前文献中提出的结构，并通过模拟揭示了薄膜的真实身份。

现已确定的非多孔结构解释了薄膜为何几乎无法负载客体分子、为何对水具有异常高的稳定性，以及为何具有在先前推测结构中不可能存在的磁性。该结构还证实了其铁磁基态，使其应用潜力转向可能在传感器、微电子或磁性存储系统中相关的物理现象。此外，该结构含有类似于高温超导体的氧化铜层，由此可能产生的应用是进一步研究的基础。

“通过我们的工作，我们证明了只有通过现代衍射方法与理论建模相结合，才能可靠地测定MOF薄膜的结构，”Egbert Zojer指出。“由Roland Resel团队牵头建立的衍射方法，加上在格拉茨技术大学开发的用于分析同步辐射数据的软件，为此提供了重要工具。这为未来阐明其他MOF薄膜的结构，并随后将其有针对性地用于传感器和微电子学中的新应用奠定了基础。”