Elastic heterogeneity governs asymmetric adsorption-desorption in a soft porous crystal

吸附 解吸 结晶度 化学物理 材料科学 磁滞 弹性模量 多孔性 化学工程 化学 物理化学 复合材料 凝聚态物理 物理 工程类
作者
Kota Mitsumoto,Kyohei Takae
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2211.03370
摘要

Metal--organic frameworks (MOFs), which possess a high degree of crystallinity and a large surface area with tunable inorganic nodes and organic linkers, exhibit high stimuli-responsiveness and molecular adsorption selectivity that enable various applications. The adsorption in MOFs changes the crystalline structure and elastic moduli. Thus, the coexistence of adsorbed/desorbed sites makes the host matrices elastically heterogeneous. However, the role of elastic heterogeneity in the adsorption--desorption transition has been overlooked. Here we show the asymmetric role of elastic heterogeneity in the adsorption--desorption transition. We construct a minimal model incorporating adsorption-induced lattice expansion/contraction and an increase/decrease in the elastic moduli. We discover that the transition is hindered by the entropic and energetic effects which become asymmetric in adsorption process and desorption process, leading to the strong hysteretic nature of the transition. Furthermore, the adsorbed/desorbed sites exhibit spatially heterogeneous domain formation, implying that the domain morphology and interfacial area between adsorbed/desorbed sites can be controlled by elastic heterogeneity. Our results provide a theoretical guideline for designing soft porous crystals with tunable adsorption hysteresis and the dispersion and domain morphology of adsorbates using elastic heterogeneity.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
科研通AI6.3应助377采纳,获得10
刚刚
段皖顺完成签到 ,获得积分10
1秒前
共享精神应助iorpi采纳,获得10
2秒前
3秒前
4秒前
LUOSHEN发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
宋浩奇完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
小资发布了新的文献求助10
9秒前
Chip发布了新的文献求助10
12秒前
luchangan发布了新的文献求助10
13秒前
20秒前
科研通AI2S应助Rosie采纳,获得15
21秒前
酷波er应助郭竞阳采纳,获得10
21秒前
科研通AI6.3应助heiehi采纳,获得10
21秒前
Rain发布了新的文献求助10
24秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
25秒前
25秒前
25秒前
molihuakai应助沉睡的多巴胺采纳,获得10
25秒前
sxy完成签到,获得积分10
25秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
lv发布了新的文献求助10
26秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
xuesong完成签到,获得积分10
30秒前
科研通AI6.1应助Chip采纳,获得10
31秒前
33秒前
可乐3分甜完成签到,获得积分10
35秒前
ikun应助Rain采纳,获得10
35秒前
华忆雪完成签到 ,获得积分10
36秒前
37秒前
饼大王发布了新的文献求助10
39秒前
40秒前
NexusExplorer应助郭竞阳采纳,获得10
41秒前
高分求助中
液晶指向矢仿真分析数据集 8888
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Dr. Dirk Wiechmann on Lingual Orthodontics: Part I 888
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
化工技术经济第五版电子版 500
Petrology and Plate Tectonics 500
Writing Systems 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6880018
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8579863
关于积分的说明 18229469
捐赠科研通 6262633
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3054881
关于科研通互助平台的介绍 2064893
邀请新用户注册赠送积分活动 2032579