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論文題為《超快單晶—單晶轉(zhuǎn)變：從金屬有機框架化合物到二維氫氧化物》（“Ultrafast Single-Crystal-to-Single-Crystal Transformation from MOF to 2D Hydroxide”）。武漢大學(xué)為第一署名單位，付磊、曾夢琪為通訊作者，化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院博士生王文婕、碩士生王耀為共同第一作者。研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金委、中德科學(xué)中心、湖北省科技廳和國家博士后創(chuàng)新人才支持計劃的資助。

在晶體結(jié)晶度沒有明顯損失情況下發(fā)生的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變被稱為單晶—單晶轉(zhuǎn)變。單晶—單晶轉(zhuǎn)變在晶體工程領(lǐng)域具有重要的研究價值，它被廣泛地應(yīng)用于研究材料的構(gòu)效關(guān)系和制備新材料。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，可以通過化學(xué)鍵旋轉(zhuǎn)、拉伸等來抵消晶格應(yīng)變從而保持原有的結(jié)晶度。然而，當(dāng)涉及配位鍵斷裂和母體框架的劇烈變化時，很難避免結(jié)晶度的損失。因此，截止到目前，結(jié)構(gòu)劇烈變化的單晶—單晶轉(zhuǎn)變還沒有被報道。

課題組利用液態(tài)金屬鎵（Ga）和母體晶體之間的相互作用，實現(xiàn)了從三維金屬有機框架化合物到二維層狀雙金屬氫氧化物之間速度超快、結(jié)構(gòu)大幅變化的單晶—單晶轉(zhuǎn)變，整個過程僅需10秒。轉(zhuǎn)變后的子體單晶繼承了母體單晶的有序的金屬原子排列，這意味著可以通過調(diào)控母體單晶中金屬組成來設(shè)計合成含有多種金屬元素的氫氧化物。此外通過單晶—單晶轉(zhuǎn)變制備得到的二維層狀雙金屬氫氧化物同時具有超薄和高結(jié)晶性的優(yōu)勢，使其光催化二氧化碳還原的活性得到明顯提升。這種獨特的單晶轉(zhuǎn)變引發(fā)了對晶體轉(zhuǎn)變機制的思考，極大地拓展了單晶—單晶轉(zhuǎn)變領(lǐng)域的研究范圍，同時也為制備高結(jié)晶性的二維材料提供了新思路。

在此研究工作中，付磊曾夢琪團(tuán)隊與多個研究機構(gòu)進(jìn)行了合作：上海同步輻射光源文聞研究員基于同步輻射掠入射X射線衍射實時監(jiān)測了單晶—單晶轉(zhuǎn)變過程，上海交通大學(xué)劉攀教授和波蘭技術(shù)發(fā)展中心的M. H.Rümmeli教授和A.Bachmatiuk教授提供了樣品精細(xì)結(jié)構(gòu)表征支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202106400