Металл-органические каркасы (Metal–organic frameworks, MOF) являются перспективными материалами для адсорбции газов, катализа, сенсоров и многого другого. Одним из их недостатков является довольно низкая устойчивость к воздействию различных факторов. В Лаборатории металлокомплексных и наноразмерных катализаторов Института органической химии им. Н.Д. Зелинского (ИОХ) РАН проведено систематическое изучение устойчивости MOF различных составов и топологии к воздействию электронного пучка в камере просвечивающего электронного микроскопа.

MOF на основе алюминия и цинка оказались стабильными, в то время как воздействие электронного пучка на MOF на основе железа, кобальта, никеля и меди приводило к образованию наночастиц (НЧ) металлов. Кроме того, наблюдалось необычное динамическое поведение наночастиц (НЧ), образующихся в результате процесса. В частности, НЧ кобальта проявляли хаотическое движение, НЧ меди подвергались сублимации и последующей конденсации, НЧ никеля изменяли ориентацию в пространстве, в то время как НЧ железа оставались неподвижными.

Для более детального изучения динамического поведения наночастиц кобальта ученые решили использовать анализ видеозаписей с электронного микроскопа с помощью искусственного интеллекта. Они обратились к методам машинного обучения, чтобы изучить движение наночастиц в записи. Также были определены скорость и пройденное расстояние каждой частицей.

Таким образом, анализ МОF с помощью электронной микроскопии следует проводить с осторожностью, так как их разложение под электронным пучком может привести к неверным результатам и появлению «фантомных» наночастиц. MOF представляют собой превосходную модель для фундаментальных исследований переходов с молекулярного на наноразмерный уровень in situ.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical. Physics.

Источник: AnanikovLab