El vidrio se puede sintetizar mediante una novedosa transformación de fase "cristal-líquido-vidrio". Los materiales cristalinos se pueden ajustar para obtener las propiedades deseadas, como una mejor transferencia de masa y propiedades ópticas, mediante la química de coordinación y los principios de diseño de la química de la red.

Sin embargo, cómo inducir el desorden estructural local de los materiales cristalinos para lograr la transición vítrea sigue siendo un desafío porque la mayoría de ellos se descomponen antes de fundirse.

En el sistema estructural organometálico, la exploración de estados vítreos se limita a unos pocos compuestos modelo como ZIF-4, ZIF-62 y ZIF-8. Es necesario romper la limitación de metales y ligandos en el proceso "cristal-líquido-vidrio" y desarrollar la ruta de síntesis de vidrio de materiales cristalinos universales.

En un estudio publicado en Angewandte Chemie International Edition , un grupo de investigación dirigido por el Prof. Zhang Jian y el Prof. Fang Weihui del Instituto Fujian de Investigación sobre la Estructura de la Materia de la Academia de Ciencias de China informó sobre anillos moleculares de aluminio fundibles con fluorescencia y propiedades ópticas no lineales.

Inspirándose en las características de las mezclas de disolventes eutécticos profundos (DES) que implican depresiones significativas en los puntos de fusión en comparación con sus componentes constituyentes puros, los investigadores diseñaron y sintetizaron los primeros ejemplos de grupos oxo de aluminio fundibles mediante dopaje de red con DES a nivel molecular. P>

Este tipo de compuesto de anillo molecular se somete a un proceso de cristal-líquido-vidrio después del calentamiento. Los abundantes y fuertes enlaces de hidrógeno entre el anillo molecular de aluminio, los componentes DES y el disolvente de la red en la estructura se consideran la causa principal del bajo punto de fusión. Este método de unión de dopaje reticular proporciona un método de preparación general para el desarrollo de vidrio en racimo.

Los investigadores determinaron los cambios de composición de los compuestos antes y después de la fusión y el enfriamiento mediante métodos modernos de caracterización y monitoreo de temperatura in situ (TG-IR-MS). Intentaron mezclar el disolvente DES con un anillo Al8 vacío mediante dopaje físico y no encontraron ningún fenómeno de fusión en la mezcla después del calentamiento, lo que demuestra la importancia de dopar el componente DES en la red, es decir, el componente DES forma una estructura de "supracluster". con anillo molecular de aluminio.

Debido a la plasticidad del "material blando" del vidrio en racimo, los investigadores exploraron su maquinabilidad y propiedades ópticas. Prepararon la película de vidrio sin burbujas mediante un método simple de "prensado en caliente" bajo presión atmosférica y mantuvieron bien la luminiscencia y el efecto no lineal de tercer orden similar al del cristal original.

La formación de esta película de vidrio en racimos no requiere medios mixtos adicionales, lo cual es diferente del método tradicional de unión de sustratos, lo que revela las ventajas del vidrio en racimos.

Este estudio demuestra el potencial del vidrio relacionado con el aluminio, elaborado con el tercer metal más abundante en la corteza terrestre, para el desarrollo sostenible. La estrategia que combina el anillo molecular de aluminio y el componente líquido iónico supera la limitación del tipo de cristal metálico y ligando, y proporciona un mejor enfoque para el estudio de "cristal-líquido-vidrio".

Más información: San-Tai Wang et al, Anillos moleculares de aluminio fundibles con fluorescencia y propiedades ópticas no lineales, Edición internacional Angewandte Chemie (2024). DOI:10.1002/anie.202400161

Proporcionado por la Academia China de Ciencias