生物工程师使用红外成像来优化MOF的结构

伊利诺伊大学生物工程师，从左边，Ayanjeet Ghosh，Rohit Bhargava教授，Prabuddha Mukherjee和Sanghamitra Deb正在使用更新的红外成像技术来更好地检查和优化一组可以帮助解决世界上最具挑战性能源，环境和环境最具挑战性的材料的材料药物挑战。照片由L. Brian Stauffer

伊利诺伊大学的生物工程师已经拍了一款新的工具，帮助表征一类叫做金属有机框架的材料 - MOFS短暂。MOF用于检测，净化和储存气体，可以帮助解决世界上最具挑战性的能源，环境和制药挑战的气体 - 它们甚至可以直接从空气中提取水分子来提供缓解。

由生物工程教授Rohit Bhargava领导的研究团队正在使用红外化学成像来检查和优化MOF的结构。虽然大约十多年来，IR成像在材料分析中大大未充分利用。研究人员发现，随着提高分析速度的一些修改，它是本申请的完美工具。他们的发现在物理化学字母杂志上发表。

MOF是从由称为配体的有机分子结合在一起的金属离子的微观级多孔晶体。虽然它们很小，但它们具有巨大的吸收能力。

“毛孔让MOF工作像伊利诺伊大学博克曼先进科技博克曼研究室博士后研究员Sanghamitra Deb，如烟草和气体等微小海绵。

“贝克曼研究所研究科学家Prabuddha Mukherjee说：”Mofs的精确结构和化学极大地影响了它们的功能。““因此，详细表征对于确定最佳使用是必不可少的。”

研究人员说，材料科学分析中使用的传统方法，如高通用的电子显微镜和光谱，不将化学洞察相结合IR成像的空间分辨率，所以它们只能提供平均化学测量。

MOFS形式通过结晶溶液，并且无法完全控制其结构或化学方法。“这种缺乏控制让大量的缺陷是形成的缺陷，以及传统的表征方法只告诉我们存在缺陷但无法确定具体位置，”穆赫烈说。

“IR成像使我们能够在一击中看到化学和结构，”博克曼研究所的博士后研究人员Ayanjeet Ghosh说。“我们可以将结构降低到几微米并确定其化学成分在几个微米区域上，了解如何以及为什么光谱随空间的函数变化，并用单一分析进行。”

研究人员表示，IR成像还提供独特的规模范围。

“我们不需要看到原子量表，如许多高通用的电子显微镜方法提供，”Deb说。“在这种规模的范围内，需要很长时间才能扫描使用MOF制造的设备，这些设备通常大约大约毫米。”

最后，许多其他传统技术是破坏性的，这意味着一旦用一种方法分析，就不能用任何额外的工具检查样品。“我们可以通过光谱学发现化学中的差异，但我们没有机会了解缺陷实际存在的位置，因为样本现在已经消失，”哈索说。“用红外成像，我们可以同时做两个。”

“这种独特的使用旧技术，但具有新的仪器，使我们能够以非破坏性的方式快速确定特定MOF的质量和最佳应用 - 没有其他团体能够做到的，”穆赫烈说。

本集团设想这种技术与在类似条件下制造的其他设备一起使用，以及在材料科学领域之外的使用。

安捷伦思想领袖奖支持这项研究。

出版物：Ayanjeet Ghosh等，“用红外化学成像的多孔金属 - 有机框架中的求解环境，”J. phy。化学Lett。，2017,8（21），PP 5325-5330; DOI：10.1021 / acs.jpclett.7b02104