Оригами, традиционно ассоциируемая с складыванием бумаги, вышла за пределы своего ремесленного происхождения, оказав влияние на разнообразные области, включая искусство, науку, инженерию и архитектуру. Недавно принципы оригами распространились на технологии, охватывая такие области, как солнечные батареи и биомедицинские устройства. Вопреки многим исследованиям о материалах, вдохновленных оригами, создание молекулярных материалов на основе оригами-тесселяций оставалось вызовом. Команда исследователей под руководством профессора Вонъён Чо в Департаменте химии Ульсанского национального института науки и технологии (УНИСТ), Южная Корея, представила удивительный прорыв в виде двумерного (2D) металлоорганического каркаса (МОК), демонстрирующего беспрецедентное оригами-подобное движение на молекулярном уровне.
Металлоорганические каркасы (МОКи) давно известны своей структурной гибкостью, что делает их идеальной платформой для материалов на основе оригами-тесселяций. Однако их применение в этом контексте все еще находится на ранних стадиях. Разработав 2D МОК на основе оригами-тесселяции, исследовательская группа достигла значительного прорыва. Ученые использовали температурозависимую синхротронную монохроматическую рентгеновскую дифракцию на одиночных кристаллах, чтобы продемонстрировать оригами-подобное складывание 2D МОК в ответ на изменения температуры. Это поведение показывает отрицательное термическое расширение и выявляет уникальный узор оригами-тесселяции, ранее не видимый на молекулярном уровне.
Ключ к этому прорыву заключается в выборе МОК, включающих гибкие структурные строительные блоки. Врожденная гибкость обеспечивает оригами-подобное движение, наблюдаемое в 2D МОК. Исследование подчеркивает деформируемую топологию сетки материалов. Кроме того, подчеркивается роль растворителей в поддержании упаковки между 2D каркасами в МОК, поскольку это прямо влияет на степень складывания.
Эти фундаментальные исследования исследования открывают новые пути для материалов, вдохновленных оригами, на молекулярном уровне, представляя концепцию оригамических МОК. Открытия не только способствуют пониманию динамического поведения в МОКах, но и предлагают потенциальные применения в механических метаматериалах", - отметил профессор Вонъён Чо. Он также подчеркнул потенциал молекулярного уровня контроля над оригами-движением как платформы для проектирования передовых материалов с уникальными механическими свойствами. Исследование также предполагает захватывающие возможности настройки оригамических МОК для конкретных приложений, включая прогресс в молекулярных квантовых вычислениях.