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2026

Nat. Commun.: 光控层间距，让刚性MOF纳米片膜“动”起来

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一、背景：二维MOF堆叠结构如何**调控？

二维金属有机框架（2D MOF）纳米片因其同时具备层间通道与垂直孔道，在分离、传感与电子器件领域展现出独特优势。理论上，通过调控纳米片的堆叠方式（如AA/AB堆叠）、扭转角和层间距，可以在分子尺度**设计膜孔径与传输通道。然而，真正实现可控、可调、可规模化的层间距调节仍面临挑战。现有方法往往依赖模板辅助、溶剂调控或二齿配体锚定，不仅操作复杂，还可能破坏纳米片的溶液加工性，甚至导致三维团聚。更关键的是，对于多数被认为“刚性”的MOF材料，缺乏一种简单通用的方式赋予其动态响应能力。因此，如何在保持二维MOF良好加工性的前提下，实现可控堆叠与可调层间距，成为关键科学问题。

二、创新：后修饰赋予刚性MOF光响应“滑移自由度”

近日，西安交通大学袁泓晔教授团队联合新加坡国立大学赵丹教授提出了一种后合成功能化策略，通过单齿羧酸分子对可溶液加工的NUS-8二维MOF纳米片进行表面配位修饰，实现层间距的动态调控。

核心创新包括：

1. 单齿配位引入“可滑移”界面

利用NUS-8表面的不饱和金属位点，与单齿羧酸分子发生后配位修饰。不同于双齿锚定导致结构刚性增强，单齿配位为纳米片之间保留一定横向与纵向滑移自由度，为层间距调节创造条件。

2. 光响应分子实现动态层间距调控

引入具有“trans–cis”构型转变能力的偶氮苯分子。在紫外或可见光照射下，其构型变化引发层间距微调，实现动态可逆调控。实验表明，在365 nm紫外光下，NUS-8-Azobenzene膜层间距减小，使刚果红截留率由97.2%提升至98.1%，同时渗透通量由15.9下降至11.9 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹，实现选择性与通量之间的精细平衡调控。

3. 构建“负对照”验证机制可靠性

引入非光响应的TPE功能分子（具有聚集诱导发光特性）作为对照体系。结果表明，仅Azobenzene修饰体系呈现光响应层间距变化，验证了响应行为源于分子构型转变，而非框架本身。

4. 优异溶液加工性与大面积成膜能力

修饰后的纳米片保持良好溶液分散性，可制备大面积、高均一性、(00l)择优取向膜层，为实际应用奠定基础。

三、意义：为“可编程”MOF膜打开新路径

本研究的价值不仅在于层间距调控本身，更在于提出了一种通用于刚性MOF的动态调控策略。

1. 打破“刚性MOF不可调”认知

通过单齿配位后修饰策略，使原本刚性的MOF获得响应能力，拓展材料设计边界。

2. 精细调节“选择性–通量”权衡关系

通过光控层间距微调，实现对膜分离性能的动态优化，为高精度分离提供新手段。

3. 构建可扩展的功能平台

该策略不仅适用于光响应分子，也可引入荧光、电子或其他刺激响应基团，构建多功能二维MOF膜体系。