Design of the Hybrid Metal–Organic Frameworks as Potential Supramolecular Piezo-/Ferroelectrics

压电响应力显微镜 纳米晶 材料科学 超分子化学 纳米尺度 金属有机骨架 铁电性 纳米技术 结晶学 晶体结构 光电子学 化学 物理化学 吸附 电介质
作者
Yao Sun,Junfeng Gao,Yuan Cheng,Yong‐Wei Zhang,Kaiyang Zeng
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:123 (5): 3122-3129 被引量:45
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.8b08442
摘要

Metal–organic framework (MOF) UiO-66 nanocrystals were previously believed to be piezo-/ferroelectrically inactive because of their centrosymmetric lattice symmetries [Fm3̅m (225)] revealed by Powder X-ray diffraction. However, via the nanoscale probing studies through the delicate dual AC resonance tracking piezoresponse force microscopy and piezoresponse force spectroscopy characterizations, our work for the first time demonstrates that UiO-66 nanocrystals show certain piezo-/ferroelectric responses. The compelling experimental and theoretical analyses disclose that the structure of UiO-66 may not be the highly centrosymmetric Fm3̅m (225) but a reduced symmetry form. In addition, UiO-66(Hf)-type MOF nanocrystals possess stronger piezoresponses and better ferroelectric switching behaviors than their counterparts UiO-66(Zr)-type nanocrystals. Our study can further enrich the structural understanding of UiO-66 MOF and also suggests possible design of promising electronic properties of the MOFs by judicious selection of metal ions and functional ligands.
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