开发了一种新型材料，该材料既表现出聚合物凝胶的刚性行为，也表现出聚合物凝胶的软粘弹性行为。这种材料可以快速切割，是金属有机笼和金属凝胶的混合物，可用于特定的气体储存、靶向药物输送和水过滤。
麻省理工学院的化学家通过将金属有机笼与长聚合物链（蓝色）连接起来，创造了一种新型凝胶。红色聚合物链环回到笼中，可以通过添加其他分子进一步定制凝胶。（图片由研究人员提供）
这种新型的可适应金属笼凝胶被称为聚moc，在气体储存、靶向药物释放和水过滤方面显示出应用前景。它们是金属有机笼(moc)和金属层的混合材料，其刚性结构是由金属基团簇呈现的。与标准聚合物凝胶类似，金属凝胶包括附着在聚合物链上的金属，而moc具有坚硬的结构，已知可以形成晶体材料。亚博网站下载
我们可以想象一种材料，它既具有moc的清晰定义的自组装亚博网站下载结构，又具有聚合物凝胶的粘弹性特性。这就是我们想要做的。
耶利米·约翰逊教授-麻省理工学院
研究团队麻省理工学院由Aleksandr Zhukhovitskiy领导，与其他研究人员一起使用金属超分子组装技术成功开发了凝胶。利用这种新颖的方法，研究小组通过组合聚合物创造了金字塔、桨轮、球体和其他3D形状。聚合物是用配体连接在一起的，配体是一类有机化合物。配体可以桥接单个聚合物之间的间隙，因为它们能够协调，即连接到不同聚合物链上的多个金属原子。
在实验中，使用了包含两个吡啶基团的配体，每个基团都能够与金属钯配位。每一个钯原子都可以与其他四个配体分子形成键，这最终会产生一个具有24个配体和12个钯中心的笼状结构。
这些中心还通过粘弹性聚合物链接与其他类似的金属笼耦合。所有这些分子内连接的整体效果是形成一个巨大的自组装凝胶。
每个金属笼连接多达24条聚合物链，其中4 - 5条聚合物链与其他金属笼连接。其余未连接的聚合物链绕回并连接到它们自己的金属笼上。这种回路被认为是有缺陷的。
然而，麻省理工学院的研究人员利用了这种缺陷行为，并在某些配体上添加了功能分子，从而开发出了一种优化的材料。在他们的实验中，研究小组用荧光分子芘替换了某些环状配体。
我们可以把没有连接到另一个笼中的配体交换掉，同时保持连接结点的链的净数量不变。”约翰逊说。“这让我们可以制作完全不同的材料，但它们可以具有相同的机械性能。亚博网站下载
耶利米·约翰逊教授-麻省理工学院
通过使用这些金属有机笼，他们已经能够增加功能，这给了材料非常不同的性能和力学行为。亚博网站下载这是一门非常优雅的基础科学，它为整个方向打开了大门。亚博老虎机网登录
Stuart Rowan教授-凯斯西储大学
当我们在紫外光下观察这种材料时，它是荧光的，但在机械上它与没有芘配体的材料是相同的。模量是相同的，溶胀行为是相同的，但现在这种凝胶是强烈的荧光。
耶利米·约翰逊教授-麻省理工学院
约翰逊补充说，可以将具有不同功能的不同类型的分子添加到这种新材料中。药物分子可储存在金属笼内，用于药物输送。这种凝胶还具有为燃料电池汽车提供氢气存储的潜力。这种新材料还可以通过添加配体来捕获和分离重金属，用于水净化应用。
你可以想象把所有的东西都连接到这些额外的配体上以适应材料的应用。目前，我们正在研究配体，不仅可以把东西放在笼子外面，也可以放在笼子里面，所以我们可以从这些笼子里面控制分子的吸收或释放。
J教授eremiah Johnson - MIT
进一步的研究正在开发具有不同笼形的类似凝胶，并使用比钯更低毒性和更便宜的金属设计材料;亚博网站下载例如钛、铁和锌。
这项研究已在《自然化学》杂志上发表。