近日，我院孙强教授课题组发表最新论文，展示了通过设计化学计量比实现二维分子网络的有序-无序转变的研究结果，论文发表于ACS Nano（最新影响因子：17.1），论文题目为“Order-Disorder Transition of Two-Dimensional Molecular Networks through a Stoichiometric Design”。
在材料科学领域，具有无序结构的材料常常呈现出独特的性质。金属有机框架（MOFs）是一类由金属节点和有机配位连接体组成的聚合材料。最近，研究人员对具有无序结构的MOF材料以及表面上的二维无定形结构的研究产生了越来越多的兴趣。
图1 (a)通过表面非共价相互作用构建的无序二维纳米结构的典型工作。(b)通过改变两个分子连接体的化学计量比实现二维MOF 晶体与无序结构的转变示意图。
本工作展示了一种自下而上构建表面无定形分子网络的方法。作者选择了两种具有相同对称性但大小不同的有机分子前驱体，在超高真空（UHV）条件下，利用高通量手段实现了具有不同化学计量比的样品，通过不同程度的加热制备了多组单层MOF样品，并且使用原位的扫描隧道显微镜（STM）以分子级的分辨率直接观察到这些有序与无序的网络。随后，进一步定量分析了分子网络的无序度及其他结构性质。此外，研究团队还借助分子动力学模拟方法，从理论角度探究了在表面形成无定形金属有机网络的机制。这一研究成果将有助于更深入地理解单层分子网络的无序结构的形成，从而推动新型无定形MOF材料的探索和设计。
图2 有序/无序分子网络样品的(a)典型STM图像与(b-e)结构性质的定量分析。
本论文工作由上海大学材料基因组工程研究院（MGI）表面科学课题组与波兰玛丽亚·居里-斯克沃多夫斯卡大学的Paweł Szabelski教授课题组合作完成，上海大学材料基因组工程研究院为第一单位，孙强教授为通讯作者，第一作者为MGI博士生陆佳宜。这项工作得到了中国国家自然科学基金、波兰国家科学中心和上海市集成电路与新型显示材料工程研究中心的支持。
MGI表面科学课题组近年来聚焦于利用数据挖掘、机器学习和人工智能方法，结合高通量实验手段探索人工智能在表面科学中的应用。致力于培养具备“重基础、跨学科、国际化”理念的材料基因特色人才。
课题组网站：https://www.qiangsungroup.cn/
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c05945