具有雙重或多重刺激響應性能的材料可以經由多種不同機理對外界環(huán)境予以響應，因此設計合成此類“軟材料”對未來智能技術的發(fā)展非常重要。目前已開發(fā)的雙重或多重刺激響應材料主要是非晶態(tài)的有機聚合物，由于缺乏有效的研究手段，從而使它們的刺激響應機理難以明確。柔性金屬有機框架化合物（FMOFs）不僅能夠通過框架結構變化的方式可逆地對外界刺激產生響應，而且其響應機理能夠通過X-射線單晶衍射方法得以可視化，從而為新型“智能材料”的設計合成提供有益的指導作用。
在科技部“973”計劃、國家自然科學基金以及中國科學院青年創(chuàng)新促進會等基金的資助下，中科院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室洪茂椿課題組與袁大強課題組通過自主設計合成了一系列基于雙核銅單元、具有雙重刺激響應性能的FMOFs材料(FJI-H11-R, R = Me, Et, iPr），這些FMOFs材料能夠可逆地對外界溫度和溶劑分子等刺激產生不同程度的響應行為。研究結果表明，當溫度從100 K升高到293 K的過程中，F(xiàn)JI-H11-R的晶體學c軸和晶胞體積表現(xiàn)出一種顯著的正熱膨脹行為。其中，F(xiàn)JI-H11-Me的c軸熱膨脹系數(shù)高達653.2×10-6 K-1，是目前已報道的晶態(tài)材料中的最高值。此外，在失溶劑過程中，F(xiàn)JI-H11-Et的c軸發(fā)生了32.4%的收縮。當應對不同溶劑的蒸汽刺激時，收縮后的FJI-H11-R可以膨脹復原。其中，應對DEF刺激時，F(xiàn)JI-H11-Et的c軸膨脹系數(shù)高達70.8%，這在固態(tài)材料特別是單晶材料中是非常罕見的。更為重要的是，可以通過X-射線單晶衍射技術對上述外界刺激的響應過程的中間態(tài)進行可視化的捕獲。通過對上述刺激響應過程中間態(tài)單晶結構的分析表明，F(xiàn)JI-H11-R主要是通過配體的旋轉和扭曲誘導結構的變化，從而對外界的刺激予以響應。上述研究成果在線發(fā)表在《德國應用化學》上（Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201603030），該工作將對“智能材料”的設計合成起到很好的指導作用。
福建物構所刺激響應材料研究獲進展
