Проект РФФИ 21-52-12018

Влияние структуры на терагерцовые колебательные моды (фононы) в металлоорганических каркасах

Содержание

Недавно синтезированные металлоорганические каркасные структуры (Metal-Organic Frameworks, MOFs) – пористые регулярные наноструктуры, отличительной особенностью которых является высокая чувствительность к внешним воздействиям и возможность модульной перестройки их строения. В отличие от большинства пористых твердых тел, благодаря возможности деформаций связей и входящих в в их состав органических молекул-линкеров MOFs являются "мягкими" кристаллическими материалами, обладающими малыми значениями объемных и сдвиговых упругих постоянных. Следствием этой "мягкости" кристаллической структуры является ряд наблюдаемых в них необычных свойств, таких, как отрицательные коэффициенты теплового расширения, структурные фазовые переходы и даже возникновение фазы стекла. Понимание механизмов этих процессов принципиально важно для развития практических приложений "мягких" пористых структур.

Уникальным свойством MOFs является сильное влияние адсорбированной в них жидкости на фононную подсистему. Это связь может варьироваться в широких пределах как в зависимости от типа адсорбированных молекул, так и от степени заполнения пор, что приводит к изменению свойств системы от частично упорядоченного твердого тела до квазижидкости. В связи с этим можно ожидать, что процессы адсорбции в MOFs могут приводить к сильным изменениям их упругих свойств и фазовым переходам, связанным с перестройками фононной подсистемы.

В то же время исследования колебаний решетки MOFs в настоящее время только начаты. Их роль в управлении механическими свойствами (податливость, упругость) и фононными (смещающими) фазовыми переходами не совсем понятна. Настоящее проектное предложение в первую очередь касается исследования низкочастотных колебательных мод решетки в типичных модельных системах MOF и их влияния на редкие явления, такие как отрицательное тепловое расширение и связанные с ними фононные фазовые переходы в MOF.

Предполагаемые модельные материалы будут отбираться таким образом, чтобы определить: а) роль структурных элементов MOFs; б) роль симметрии и топологии структуры -- в формировании фононного спектра. В качестве экспериментальных методов исследования динамики решетки будут использованы взаимно дополняющие методики: а) спектроскопия комбинационного рассеяния, ИК-спектроскопия и рассеяние Мандельштама-Бриллюэна в зависимости от температуры и давления in situ; б) рентгеноструктурный анализ при различных температурах; в) спектроскопия неупругого рассеяния нейтронов -- в сочетании с численным моделированием при интерпретации результатов. Детальный экспериментально-теоретический анализ колебательного спектра модельных MOFs обеспечит основу понимания формировании термомеханических свойств и из связь с фононной подсистемой.

Публикации по проекту РФФИ 21-52-12018

Публикации в журналах

2023

  1. Slyusarenko N.V., Krylov A.S., Timofeeva M.V., Shipilovskikh S.A., Slyusareva E.A. Luminescent studies of flexible [DUT-8 (Zn)] metal-organic frameworks // Proc. SPIE — 2023. — V. 12920. — 1292014,
    IF — 0.37, Q — 4
    DOI: 10.1117/12.3005774
  2. Слюсаренко Н. В., Юшина И. Д., Слюсарева Е. А., Головкина Е. В., Крылова С. Н., Втюрин А. Н., Крылов А. С. Определение направления пор в кристаллическом металлоорганическом каркасе с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света и периодических расчетах, основанных на теории функционала электронной плотности. // Автометрия — 2023. — Т. 59 (6) — 41-51.
    IF – 1.2.
    DOI: 10.15372/AUT20230605
  3. Krylov A. S., Krylova S. N., Vtyurin A. N., Roginskii E. M., Jin L., Tian Y., Wei X. Temperature phase transitions in silver niobate and lithium tantalate-modified silver niobate ceramics. // Physical Chemistry Chemical Physics
    — 2023. — V. 25. — 11410-11417,
    IF — 3.3, Q — 1.
    DOI: 10.1039/D3CP00607G

2022

  1. Hoffman A. E. J., Senkovska I., Wieme J, Krylov A., Kaskel S., Van Speybroeck V. Unfolding the terahertz spectrum of soft porous crystals: rigid unit modes and their impact on phase transitions // Mater. Chem. A — 2022. — V. 10. — 17254-17266,
    IF — 14.511, Q — 1
    DOI: 10.1039/D2TA01678H
  2. Krylov A., Yushina I., Slyusareva E., Krylova S., Vtyurin A., Kaskel S., Senkovska I. Structural phase transitions in flexible DUT-8(Ni) under high hydrostatic pressure // Phys. Chem. Chem. Phys.— 2022. — V. 24. —  3778,
    IF — 3.945, Q — 1
    DOI: 10.1039/D1CP05021D
  3. Krylov A., Pavlovskiy M., Kitaev Yu., Gudim I., Andryshin N., Vtyurin A., Qinghui Jiang Qinghui, Krylova S. Phase transitions and p–T phase diagram of the multiferroic TbFe3(BO3)4 crystal // J. Raman Spectrosc. — 2022. — V. 53. — 1179-1187,
    IF — 2.727, Q — 2
    DOI: S10.1002/jrs.6341

2021

Доклады на конференциях

2021

Операции с документом


Поделиться: