近日，我校多酸與網(wǎng)格材料化學(xué)教育部重點實驗室臧宏瑛團隊與中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所段曉征副研究員、阿克倫大學(xué)劉天波教授團隊合作，通過簡單而重要的物理相互作用，提出了一種在高介電常數(shù)溶劑中利用多價陽離子三價鐵離子、同多酸陰離子簇及硝酸根陰離子建構(gòu)的復(fù)雜相變，即溶液-宏觀相分離-凝膠-溶液-宏觀相分離的新現(xiàn)象，以無機同多酸簇為基礎(chǔ)的豐富相行為擴展了我們對納米級粒子在溶液中作用規(guī)律的認(rèn)識。
無機鹽與水溶液的作用結(jié)果通常表現(xiàn)出簡單的相行為，主要包括可溶性（均相）和不可溶性（宏觀相分離）的情況。在納米尺度上，具有大尺寸和多電荷的宏離子可以在一定程度上吸引其周圍的反離子，引發(fā)更迷人的相行為，如膠體懸浮液、半固態(tài)等。通過分子動力學(xué)理論分析，確定多價陽離子三價鐵離子、七鉬酸根陰離子簇及硝酸根陰離子三者在高介電常數(shù)溶劑中直接決定上述復(fù)雜相變。
圖1 {Mo7}與Fe3+體系的相變圖
結(jié)合實驗探究和分子動力學(xué)模擬，由于同多酸簇與三價鐵陽離子的適中靜電相互作用、反離子介導(dǎo)的吸引力以及繼發(fā)的同多酸簇的電荷反轉(zhuǎn)，證實枝杈狀超分子結(jié)構(gòu)的存在是形成上述凝膠相的根本原因。
圖2 分子動力學(xué)模擬相變過程
該研究成果以“Complex phase transitions and phase engineering in the aqueous solution of an isopolyoxometalate cluster” 為題在《Nature Communications》上發(fā)表，東北師范大學(xué)多酸與網(wǎng)格材料化學(xué)教育部重點實驗室臧宏瑛、中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所段曉征、阿克倫大學(xué)劉天波為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金的支持（21871042）。
臧宏瑛團隊依托多酸與網(wǎng)格材料化學(xué)教育部重點實驗室，長期從事多酸簇合物的合成及離子傳導(dǎo)性能研究。前期工作合成了系列具有質(zhì)子傳導(dǎo)功能的簇合物并揭示結(jié)構(gòu)及功能之間的構(gòu)效關(guān)系，相關(guān)標(biāo)志性成果分別發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc.等雜志上，受到多酸領(lǐng)域化學(xué)工作者的廣泛關(guān)注認(rèn)可，并于2023年獲得國家自然基金委優(yōu)青項目資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38455-z
