雪花是否具有各向异性（雪花分五种）

【导读】

金属有机框架（MOF）是一种多功能的混合材料，具有金属节点和有机支柱的三维（3D）结晶网络。由于具有能够容纳客体分子的周期性有序的微孔，MOFs在分子存储、分离和催化方面具有高度的功能性。

将均匀的MOF颗粒组装成胶体超结构，为材料设计和制造开辟了新途径。一方面，MOF颗粒多面体的晶体结构有利于定向结合，这是现代胶体科学在生产低协调和开放结构方面所追求的品质。同时，MOF颗粒的形状和大小可以广泛调节。另一方面，原本限制在单个晶体内的分子结晶性和框架的各向异性，可以通过组装和粒子排列相互同步。这可以导致超级框架，可以释放MOF在传感、微电子和光学方面的先进特性。

尽管潜力巨大，但利用各种MOF系统中丰富而独特的变量（不同的类型、形状、大小等），来调控新的胶体结构、特性和功能的探索仍然有限。到目前为止，已经探索了几种方法来组装MOF颗粒，包括使用毛细管力，DNA杂交，聚合物矩阵，电场，以及最近的液体桥接等方法。然而，这些方法要么需要广泛的表面功能化，要么集中在密集的纳米大小的颗粒上，要么产生不完美的排列结构。在各种技术问题中，MOF颗粒通常具有较低的胶体（和化学）稳定性，这使得它们无法组装成平衡结构。因此，所使用的MOFs和组装的结构仅限于少数几种。更重要的是，将MOF的功能与它们的上层结构整合到先进材料的进展受到了阻碍。

【成果掠影】

近日，香港大学的王宇锋教授等研究者提出了利用离子两亲物诱导的耗尽作用进行MOF微晶的自组装。利用离子两亲物诱导的耗尽作用，本文展示了广泛的低维MOF胶体超结构的组装，包括一维直链、交替或捆绑链、六边形、方形、中心矩形和雪花状结构的二维薄膜，以及准三维超晶体。定向排列的多面体MOF粒子组装得到的结构展现出了各向异性的优势，选定的MOFs的胶体薄膜显示出双折射的特性。同时，该薄膜还可以承载具有协调取向的客体染料分子，以实现各向异性的荧光。该工作为我们展示了组装MOFs形成各向异性结构的普遍适用策略，为种类众多的MOFs二维胶体薄膜性质的探索提供了途径。研究成果以题为“Low-dimensional assemblies of metal-organic framework particles and mutually coordinated anisotropy”发布在国际著名期刊Nature Communications上。

【核心创新点】

（1）提出了利用离子两亲物诱导的耗尽作用进行MOF微晶的自组装，该组装方法操作简单且适用于常见的MOF，促进了粒子的多面体几何形状和微米尺寸的平衡组装。因此，实现了广泛的胶体超结构，不仅包括准3D/3D 晶格，还包括意想不到的低维、低配位组合，例如各种类型的一维链和二维薄膜类型。

（2）实验展示了组装后MOF对齐的分子微孔结构具有各向异性。一方面，展示了MOFs的胶体薄膜的双折射的特性。另一方面，演示了薄膜承载具有协调取向的客体染料分子产生的各向异性的荧光。

【图片概览】

1、自组装的一般策略

雪花是否具有各向异性,雪花分五种(1)

图1. 组装MOF微晶的策略：a. 卡通示意图和扫描电子显微照片显示了常见MOF家族的微晶；b-c. MOF微晶通过由离子两亲物（如十六烷基三甲基氯化铵）诱导的耗尽相互作用进行自组装；

2、ZIF-8粒子的上层结构及自组装尺寸控制

雪花是否具有各向异性,雪花分五种(2)

图2 ZIF-8粒子的自组装和尺寸控制：a-b. 由 0.9-µm ZIF-8 RD粒子在粗糙基板上组装而成的准3D超结构；c-f. 通过将菱形十二面体（RD）和截断菱形十二面体（TRD）的ZIF-8颗粒组装在光滑的基底上形成一维（1D）链（n =2）；g-j. ZIF-8组装而成的二维链束（n =2~6）

3、MIL-88A粒子的交替链和雪花状网络

雪花是否具有各向异性,雪花分五种(3)