近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院強磁場(chǎng)中心王俊峰課題組在礦化蛋白調控晶體界面研究機制基礎上，依托穩態(tài)強磁場(chǎng)實(shí)驗裝置（SHMFF），成功開(kāi)發(fā)了多層級生物型金屬-有機框架（Bio-MOFs）材料，大幅提升MOF材料在電磁波高效吸收方面的效率。相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊Small上。

　　吸波材料是指具備吸收和抑制電磁波傳播、減少或消除反射的電磁波能量的材料。高性能的電磁波吸收材料在通信、醫療、軍工等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。金屬-有機框架（MOFs）由于其可調結構、高孔隙率和大比表面積而被認為是優(yōu)秀的電磁波吸收材料前體之一。通常，MOF衍生的吸波材料具備卓越的電導率、優(yōu)異的磁性、足夠的缺陷位和界面結構，從而在阻抗匹配和微波損耗方面表現出獨特的優(yōu)勢。然而，要實(shí)現對廣泛頻率范圍內的電磁波的高效吸收，必須在保持輕便和靈活性的同時(shí)解決多個(gè)問(wèn)題。為了有效克服這些困難，需要采用一種新穎的策略，既能夠彌補MOFs的不足，又能夠充分發(fā)揮其獨特性能。

　　在本研究中，基于研究團隊之前的仿生礦化合成研究成果（ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(51): 56701-56711； PNAS，2022，Vol. 119 No. 45； Chemical Engineering Journal 454 (2023) 140440；ACS Appl. Energy Mater. 2022, 5, 10254-10263），研究團隊以生物礦化BSA蛋白模板為基礎，成功調控了鐵基MOF材料（Mil-100）的晶體結構，最終制備了一種獨特的生物型MOF材料（BSA@Mil-100），該材料具有多層次、納米到微米級的高效自組裝結構。與傳統的Mil-100相比，BSA@Mil-100展現出顯著(zhù)改善的微波吸收性能。研究結果表明，在8.85 GHz頻率下，BSA@Mil-100實(shí)現了-58 dB的顯著(zhù)增強微波吸收性能，并具備6.79 GHz的帶寬。BSA作為模板封裝在Mil-100中，通過(guò)改善阻抗匹配、磁性損耗和介電損耗等方面，顯著(zhù)提升了微波吸收性能。

　　此外，本研究還揭示了礦化蛋白BSA在調控MOF晶體形成中的作用，研究團隊合成了以明膠和糖為模板的Mil-100樣品作為對照。研究結果表明BSA礦化蛋白通過(guò)特異性識別金屬離子形成特殊礦化位點(diǎn)，是合成MOFs的理想模板，通過(guò)原位包袱可以精確調控MOF的微觀(guān)結構，確保單顆粒的均一性以及高效的自組裝。

       上述工作為開(kāi)發(fā)高性能的新型Bio-MOF材料提供了重要思路。

　　強磁場(chǎng)中心博士后Sajid ur Rehman、健康所博士后許帥、強磁場(chǎng)中心博士研究生李澤華為該論文的共同第一作者，強磁場(chǎng)中心王俊峰研究員和馬坤副研究員為共同通訊作者。該項研究獲得國家自然科學(xué)基金、科技部重大專(zhuān)項、中國科學(xué)院ANSO基金，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院院長(cháng)基金以及SHMFF的支持。

　　論文鏈接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202306466 

　　圖注. 通過(guò)對Bio-MOF材料的雷達截面（RCS）吸收性能的模擬分析，解釋了蛋白質(zhì)原位包覆后如何影響MOF材料電磁性能的機制。