The role of surface deformation on responsivity of the pillared layer metal-organic framework DUT-8(Ni)
Status PubMed-not-MEDLINE Language English Country England, Great Britain Media electronic-ecollection
Document type Journal Article
PubMed
40103727
PubMed Central
PMC11912024
DOI
10.1039/d4sc08223k
PII: d4sc08223k
Knihovny.cz E-resources
- Publication type
- Journal Article MeSH
A unique feature of flexible metal-organic frameworks (MOFs) is their ability to respond dynamically towards molecular stimuli by structural transitions, resulting in pore-opening and closing processes. One of the most intriguing modes is the "gating", where the material transforms from the dense to the porous state. The conditions required for the solid phase structural transition are controlled by the kinetic barriers, including nucleation of the new phase commencing on the crystallite's outer surface. Thus, surface deformation may influence the nucleation, enabling deliberate tailoring of the responsivity. In the present contribution, we investigate how chemical surface treatments (surface deformation) affect the gate opening characteristics of a typical representative of gate pressure MOFs, DUT-8(Ni) ([Ni2(ndc)2(dabco)] n , ndc = 2,6-naphthalenedicarboxylate, dabco = 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane). A combination of various complementary advanced characterization techniques, such as NMR, nanoFTIR, terahertz, in situ XPS, in situ EPR spectroscopies, and inverse gas chromatography, are applied to unravel the changes in surface energy and mechanism of surface deformation.
Chair of Bioanalytical Chemistry Technische Universität Dresden Bergstr 66 01069 Dresden Germany
Chair of Inorganic Chemistry 1 Technische Universität Dresden Bergstr 66 01069 Dresden Germany
Department of Chemistry University College London 20 Gower Street Euston London WC1H 0AJ UK
Department of Engineering Science University of Oxford Parks Road Oxford OX1 3PJ England UK
Felix Bloch Institute for Solid State Physics Leipzig University Linnéstr 5 04103 Leipzig Germany
HarwellXPS Research Complex at Harwell Rutherford Appleton Labs Didcot Oxfordshire OX110FA UK
Leibniz Institute of Polymer Research Dresden Hohe Str 6 01069 Dresden Germany
School of Chemistry Translational Research Hub Cardiff University Maindy Road Cardiff CF24 4HQ UK
Würzburg Dresden Cluster of Excellence EXC 2147 Technische Universität Dresden 01062 Dresden Germany
See more in PubMed
de Pablo J. J. Jackson N. E. Webb M. A. Chen L.-Q. Moore J. E. Morgan D. Jacobs R. Pollock T. Schlom D. G. Toberer E. S. Analytis J. Dabo I. DeLongchamp D. M. Fiete G. A. Grason G. M. Hautier G. Mo Y. Rajan K. Reed E. J. Rodriguez E. Stevanovic V. Suntivich J. Thornton K. Zhao J.-C. npj Comput. Mater. 2019;5:41. doi: 10.1038/s41524-019-0173-4. DOI
Ali N., Bilal M., Khan A., Ali F., Khan H., Khan H. A. and Iqbal H. M. N., in Nanomaterials: Synthesis, Characterization, Hazards and Safety, ed. M. B. Tahir, M. Sagir and A. M. Asiri, Elsevier, 2021, pp. 55–95
Ulusoy U. Minerals. 2023;13:91. doi: 10.3390/min13010091. DOI
Somorjai G. A. Li Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011;108:917–924. doi: 10.1073/pnas.1006669107. PubMed DOI PMC
Miyata T. Sato Y. K. Kawagoe Y. Shirasu K. Wang H.-F. Kumagai A. Kinoshita S. Mizukami M. Yoshida K. Huang H.-H. Okabe T. Hagita K. Mizoguchi T. Jinnai H. Nat. Commun. 2024;15:1898. doi: 10.1038/s41467-024-46138-6. PubMed DOI PMC
Biener J. Wittstock A. Baumann T. F. Weissmüller J. Bäumer M. Hamza A. V. Surface Chemistry in Nanoscale Materials. Materials. 2009;2(4):2404–2428. doi: 10.3390/ma2042404. DOI
Freund R. Zaremba O. Arnauts G. Ameloot R. Skorupskii G. Dincă M. Bavykina A. Gascon J. Ejsmont A. Goscianska J. Kalmutzki M. Lächelt U. Ploetz E. Diercks C. S. Wuttke S. Angew. Chem., Int. Ed. 2021;60:23975–24001. doi: 10.1002/anie.202106259. PubMed DOI
Hiraide S. Sakanaka Y. Kajiro H. Kawaguchi S. Miyahara M. T. Tanaka H. Nat. Commun. 2020;11:3867. doi: 10.1038/s41467-020-17625-3. PubMed DOI PMC
Ahmed A. Seth S. Purewal J. Wong-Foy A. G. Veenstra M. Matzger A. J. Siegel D. J. Nat. Commun. 2019;10:1568. doi: 10.1038/s41467-019-09365-w. PubMed DOI PMC
Li H. Li L. Lin R.-B. Zhou W. Zhang Z. Xiang S. Chen B. EnergyChem. 2019;1:100006. doi: 10.1016/j.enchem.2019.100006. PubMed DOI PMC
Alezi D. Belmabkhout Y. Suyetin M. Bhatt P. M. Weseliński Ł. J. Solovyeva V. Adil K. Spanopoulos I. Trikalitis P. N. Emwas A.-H. Eddaoudi M. J. Am. Chem. Soc. 2015;137:13308–13318. doi: 10.1021/jacs.5b07053. PubMed DOI PMC
Su W. Xiang Y. Dai Y. Wang Y. Zhong S. Li J. Chem. Commun. 2024;60:7124–7135. doi: 10.1039/D4CC02002B. PubMed DOI
Heinke L. Gu Z. Wöll C. Nat. Commun. 2014;5:4562. doi: 10.1038/ncomms5562. PubMed DOI
Müller K. Vankova N. Schöttner L. Heine T. Heinke L. Chem. Sci. 2019;10:153–160. doi: 10.1039/C8SC03735C. PubMed DOI PMC
Xu S. Zheng K. Boruntea C.-R. Cheng D.-g. Chen F. Ye G. Zhou X. Coppens M.-O. Chem. Soc. Rev. 2023;52:3991–4005. doi: 10.1039/D2CS00627H. PubMed DOI
Gao M. Li H. Yang M. Gao S. Wu P. Tian P. Xu S. Ye M. Liu Z. Commun. Chem. 2019;2:43. doi: 10.1038/s42004-019-0144-1. DOI
Kärger J. ChemPhysChem. 2015;16:24–51. doi: 10.1002/cphc.201402340. PubMed DOI
McGuire C. V. Forgan R. S. Chem. Commun. 2015;51:5199–5217. doi: 10.1039/C4CC04458D. PubMed DOI
Figueroa-Quintero L. Villalgordo-Hernández D. Delgado-Marín J. J. Narciso J. Velisoju V. K. Castaño P. Gascón J. Ramos-Fernández E. V. Small Methods. 2023;7:2201413. doi: 10.1002/smtd.202201413. PubMed DOI
Umemura A. Diring S. Furukawa S. Uehara H. Tsuruoka T. Kitagawa S. J. Am. Chem. Soc. 2011;133:15506–15513. doi: 10.1021/ja204233q. PubMed DOI
Kondo M. Furukawa S. Hirai K. Kitagawa S. Angew. Chem., Int. Ed. 2010;49:5327–5330. doi: 10.1002/anie.201001063. PubMed DOI
Schmidt B. V. K. J. Macromol. Rapid Commun. 2020;41:1900333. doi: 10.1002/marc.201900333. PubMed DOI
Zhang W. Hu Y. Ge J. Jiang H.-L. Yu S.-H. J. Am. Chem. Soc. 2014;136:16978–16981. doi: 10.1021/ja509960n. PubMed DOI
Horike S. Shimomura S. Kitagawa S. Nat. Chem. 2009;1:695–704. doi: 10.1038/nchem.444. PubMed DOI
Krause S. Hosono N. Kitagawa S. Angew. Chem., Int. Ed. 2020;59:15325–15341. doi: 10.1002/anie.202004535. PubMed DOI
Senkovska I. Bon V. Abylgazina L. Mendt M. Berger J. Kieslich G. Petkov P. Luiz Fiorio J. Joswig J.-O. Heine T. Schaper L. Bachetzky C. Schmid R. Fischer R. A. Pöppl A. Brunner E. Kaskel S. Angew. Chem., Int. Ed. 2023;62:e202218076. doi: 10.1002/anie.202218076. PubMed DOI
Kobalz M. Lincke J. Kobalz K. Erhart O. Bergmann J. Lässig D. Lange M. Möllmer J. Gläser R. Staudt R. Krautscheid H. Inorg. Chem. 2016;55:3030–3039. doi: 10.1021/acs.inorgchem.5b02921. PubMed DOI
Miura H. Bon V. Senkovska I. Ehrling S. Bonisch N. Mader G. Grunzner S. Khadiev A. Novikov D. Maity K. Richter A. Kaskel S. Adv. Mater. 2023;35:e2207741. doi: 10.1002/adma.202207741. PubMed DOI
Ehrling S. Miura H. Senkovska I. Kaskel S. Trends Chem. 2021;3:291–304. doi: 10.1016/j.trechm.2020.12.012. DOI
Abylgazina L. Senkovska I. Engemann R. Ehrling S. Gorelik T. E. Kavoosi N. Kaiser U. Kaskel S. Front. Chem. 2021;9:674566. doi: 10.3389/fchem.2021.674566. PubMed DOI PMC
Abylgazina L. Senkovska I. Engemann R. Bönisch N. Gorelik T. E. Bachetzky C. Kaiser U. Brunner E. Kaskel S. Small. 2024;20:2307285. doi: 10.1002/smll.202307285. PubMed DOI
Hiraide S. Arima H. Tanaka H. Miyahara M. T. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021;13:30213–30223. doi: 10.1021/acsami.1c07370. PubMed DOI
Keupp J. Schmid R. Adv. Theory Simul. 2019;2:1900117. doi: 10.1002/adts.201900117. DOI
Honciuc A., in Chemistry of Functional Materials Surfaces and Interfaces, ed. A. Honciuc, Elsevier, 2021, pp. 1–3
Klein N. Hoffmann H. C. Cadiau A. Getzschmann J. Lohe M. R. Paasch S. Heydenreich T. Adil K. Senkovska I. Brunner E. Kaskel S. J. Mater. Chem. 2012;22:10303–10312. doi: 10.1039/C2JM15601F. DOI
Petkov P. S. Bon V. Hobday C. L. Kuc A. B. Melix P. Kaskel S. Düren T. Heine T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2019;21:674–680. doi: 10.1039/C8CP06600K. PubMed DOI
Kavoosi N. Savchenko T. Senkovska I. Maliuta M. Bon V. Eychmüller A. Kaskel S. Microporous Mesoporous Mater. 2018;271:169–174. doi: 10.1016/j.micromeso.2018.05.024. DOI
Bon V. Klein N. Senkovska I. Heerwig A. Getzschmann J. Wallacher D. Zizak I. Brzhezinskaya M. Mueller U. Kaskel S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015;17:17471–17479. doi: 10.1039/C5CP02180D. PubMed DOI
De A. Maliuta M. Senkovska I. Kaskel S. Langmuir. 2022;38:14073–14083. doi: 10.1021/acs.langmuir.2c01999. PubMed DOI
Numaguchi R. Tanaka H. Watanabe S. Miyahara M. T. J. Chem. Phys. 2013;138:054708. doi: 10.1063/1.4789810. PubMed DOI
Schneemann A. Bon V. Schwedler I. Senkovska I. Kaskel S. Fischer R. A. Chem. Soc. Rev. 2014;43:6062–6096. doi: 10.1039/C4CS00101J. PubMed DOI
Thompson M. J. Hobday C. L. Senkovska I. Bon V. Ehrling S. Maliuta M. Kaskel S. Düren T. J. Mater. Chem. A. 2020;8:22703–22711. doi: 10.1039/D0TA07775E. DOI
Tan K. Nijem N. Canepa P. Gong Q. Li J. Thonhauser T. Chabal Y. J. Chem. Mater. 2012;24:3153–3167. doi: 10.1021/cm301427w. DOI
Vudayagiri S. Junker M. D. Skov A. L. Polym. J. 2013;45:871–878. doi: 10.1038/pj.2012.227. DOI
Eduok U. Faye O. Szpunar J. Prog. Org. Coat. 2017;111:124–163. doi: 10.1016/j.porgcoat.2017.05.012. DOI
Abylgazina L. Senkovska I. Kaskel S. Commun. Mater. 2024;5:132. doi: 10.1038/s43246-024-00565-6. PubMed DOI
Möslein A. F. Gutiérrez M. Cohen B. Tan J.-C. Nano Lett. 2020;20:7446–7454. doi: 10.1021/acs.nanolett.0c02839. PubMed DOI
More Y. D. Mollick S. Saurabh S. Fajal S. Tricarico M. Dutta S. Shirolkar M. M. Mandal W. Tan J.-C. Ghosh S. K. Small. 2024;20:2302014. doi: 10.1002/smll.202302014. PubMed DOI
Krylov A. Vtyurin A. Petkov P. Senkovska I. Maliuta M. Bon V. Heine T. Kaskel S. Slyusareva E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2017;19:32099–32104. doi: 10.1039/C7CP06225G. PubMed DOI
Nama Manjunatha K. Paul S. Appl. Surf. Sci. 2015;352:10–15. doi: 10.1016/j.apsusc.2015.03.092. DOI
Kjærvik M. Dietrich P. M. Thissen A. Radnik J. Nefedov A. Natzeck C. Wöll C. Unger W. E. S. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2021;247:147042. doi: 10.1016/j.elspec.2020.147042. DOI
Bowker M. Madix R. J. Surf. Sci. 1982;116:549–572. doi: 10.1016/0039-6028(82)90364-8. DOI
Grey L. H. Nie H.-Y. Biesinger M. C. Appl. Surf. Sci. 2024;653:159319. doi: 10.1016/j.apsusc.2024.159319. DOI
Gupta R. P. Sen S. K. Phys. Rev. B. 1975;12:15–19. doi: 10.1103/PhysRevB.12.15. DOI
Alders D. Voogt F. C. Hibma T. Sawatzky G. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996;54:7716–7719. doi: 10.1103/PhysRevB.54.7716. PubMed DOI
van Veenendaal M. A. Sawatzky G. A. Phys. Rev. Lett. 1993;70:2459–2462. doi: 10.1103/PhysRevLett.70.2459. PubMed DOI
Sun H. Zhang Y. Wang C. Isaacs M. A. Osman A. I. Wang Y. Rooney D. Wang Y. Yan Z. Parlett C. M. A. Wang F. Wu C. Chem. Eng. J. 2022;437:135394. doi: 10.1016/j.cej.2022.135394. DOI
Biesinger M. C. Lau L. W. M. Gerson A. R. Smart R. S. C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012;14:2434–2442. doi: 10.1039/C2CP22419D. PubMed DOI
Morgan D. J. C. 2021;7:51.
Rauche M. Ehrling S. Krause S. Senkovska I. Kaskel S. Brunner E. Chem. Commun. 2019;55:9140–9143. doi: 10.1039/C9CC04298A. PubMed DOI
Rauche M. Ehrling S. Abylgazina L. Bachetzky C. Senkovska I. Kaskel S. Brunner E. Solid State Nucl. Magn. Reson. 2022;120:101809. doi: 10.1016/j.ssnmr.2022.101809. PubMed DOI
Blahut J. Lejeune A. L. Ehrling S. Senkovska I. Kaskel S. Wisser F. M. Pintacuda G. Angew. Chem., Int. Ed. 2021;60:21778–21783. doi: 10.1002/anie.202107032. PubMed DOI PMC
Chiesa M. Giamello E. Catal. Lett. 2021;151:3417–3436. doi: 10.1007/s10562-021-03576-x. DOI
Mendt M. Gutt F. Kavoosi N. Bon V. Senkovska I. Kaskel S. Pöppl A. J. Phys. Chem. C. 2016;120:14246–14259. doi: 10.1021/acs.jpcc.6b04984. DOI
Mendt M. Barth B. Hartmann M. Pöppl A. J. Chem. Phys. 2017;147:224701. doi: 10.1063/1.4995551. PubMed DOI
Hadjiivanov K. I. Panayotov D. A. Mihaylov M. Y. Ivanova E. Z. Chakarova K. K. Andonova S. M. Drenchev N. L. Chem. Rev. 2021;121:1286–1424. doi: 10.1021/acs.chemrev.0c00487. PubMed DOI
Todaro M. Alessi A. Sciortino L. Agnello S. Cannas M. Gelardi F. M. Buscarino G. J. Spectrosc. 2016;2016:8074297.
Krylov A. Yushina I. Slyusareva E. Krylova S. Vtyurin A. Kaskel S. Senkovska I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2022;24:3788–3798. doi: 10.1039/D1CP05021D. PubMed DOI
Xie L.-H. Xu M.-M. Liu X.-M. Zhao M.-J. Li J.-R. Adv. Sci. 2020;7:1901758. doi: 10.1002/advs.201901758. PubMed DOI PMC
Mohammadi-Jam S. Waters K. E. Adv. Colloid Interface Sci. 2014;212:21–44. doi: 10.1016/j.cis.2014.07.002. PubMed DOI
Jayaramulu K. Geyer F. Schneemann A. Kment Š. Otyepka M. Zboril R. Vollmer D. Fischer R. A. Adv. Mater. 2019;31:1900820. doi: 10.1002/adma.201900820. PubMed DOI
Saini H. Otyepková E. Schneemann A. Zbořil R. Otyepka M. Fischer R. A. Jayaramulu K. J. Mater. Chem. A. 2022;10:2751–2785. doi: 10.1039/D1TA10008D. DOI
Gholami F. Tomas M. Gholami Z. Mirzaei S. Vakili M. Electrochem. 2020;1:367–387. doi: 10.3390/electrochem1040024. DOI
Ho R. Heng J. Y. Y. KONA Powder Part. J. 2013;30:164–180. doi: 10.14356/kona.2013016. DOI
Schimka L. Harl J. Stroppa A. Grüneis A. Marsman M. Mittendorfer F. Kresse G. Nat. Mater. 2010;9:741–744. doi: 10.1038/nmat2806. PubMed DOI
Li B. Li X. Gao W. Jiang Q. Acta Mater. 2021;212:116895. doi: 10.1016/j.actamat.2021.116895. DOI
Shivanna M. Yang Q.-Y. Bajpai A. Sen S. Hosono N. Kusaka S. Pham T. Forrest K. A. Space B. Kitagawa S. Zaworotko M. J. Sci. Adv. 2018;4:eaaq1636. doi: 10.1126/sciadv.aaq1636. PubMed DOI PMC
Sakata Y. Furukawa S. Kondo M. Hirai K. Horike N. Takashima Y. Uehara H. Louvain N. Meilikhov M. Tsuruoka T. Isoda S. Kosaka W. Sakata O. Kitagawa S. Science. 2013;339:193–196. doi: 10.1126/science.1231451. PubMed DOI
Richards D. Zayats A. Keilmann F. Hillenbrand R. Philos. Trans. R. Soc., A. 2004;362:787–805. doi: 10.1098/rsta.2003.1347. PubMed DOI
Dorris G. M. Gray D. G. J. Colloid Interface Sci. 1980;77:353–362. doi: 10.1016/0021-9797(80)90304-5. DOI
Das S. C. Larson I. Morton D. A. Stewart P. J. Langmuir. 2011;27:521–523. doi: 10.1021/la104135z. PubMed DOI
Volpe C. D. Siboni S. J. Colloid Interface Sci. 1997;195:121–136. doi: 10.1006/jcis.1997.5124. PubMed DOI
Ehrling S. Reynolds E. M. Bon V. Senkovska I. Gorelik T. E. Evans J. D. Rauche M. Mendt M. Weiss M. S. Pöppl A. Brunner E. Kaiser U. Goodwin A. L. Kaskel S. Nat. Chem. 2021;13:568–574. doi: 10.1038/s41557-021-00684-4. PubMed DOI
Evans J. D. Bon V. Senkovska I. Kaskel S. Langmuir. 2021;37:4222–4226. doi: 10.1021/acs.langmuir.1c00122. PubMed DOI
