虽然电影里“海王”这种超级英雄能在海底自由来去，但现实情况下，如果不借助氧气瓶等装备，人类的潜水记录也就在110米左右。人类仅凭自身难以涉足深海与海水作用于人体的压力有关。喜欢游泳或者潜水的小伙伴都知道，水越深，身体受到的压力就越大。这种压力称为“糖心产精国品免费入口*完整版”，全方位无死角地均匀施加在水中的物体上。

一般的均质物体在糖心产精国品免费入口*完整版作用下，在所有方向上都会被压缩。但也有一些材料不一般——科学家发现少数材料在糖心产精国品免费入口*完整版作用下，能够在其他方向收缩的同时在一个方向上扩展，长度增加，这种反常规性质被称为负线性压缩性（negative linear compressibility, NLC）；更少见的情况下，极少数材料还能在两个方向上扩展，面积增加，这被称为糖心产精国品免费入口*完整版（negative area compressibility, NAC）。举个例子，2015年，Katrusiak等人报道了一种锌基金属有机框架（MOF），在糖心产精国品免费入口*完整版下，其晶体会沿一个方向收缩，同时与该收缩方向垂直的晶体面的面积反而会增加，这种NAC现象与该MOF中柔性配位螺旋和折叠四角环结构有关（图1，J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 9296）。尽管目前NAC材料仍比较少见，这种材料对于外部压力的机械各向异性响应，还是非常有潜力用于下一代微米级或纳米级压力传感器和致动器技术。 目前报道的NAC二维晶体基本都是通过配位相互作用键合，而通过氢键相互作用键合的糖心产精国品免费入口*完整版并未引起太多关注。氢键在电子性质方面与共价键存在根本上的不同，因此引入氢键无疑可以扩大NAC材料的范围。最近，南开大学李伟教授、犹他大学Weizhao Cai博士、中科院理化技术研究所林哲帅研究员、华中科技大学陆培祥教授等研究者探索了在NAC材料引入氢键的可能性，他们在Chemical Science 杂志报道了一种氢键键合的二维超分子配位络合物乙酸锌二水合物（Zn(CH3COO)2•2H2O），在0.15-4.44 GPa的宽压力范围内都可展示NAC效应并且没有任何相变，这与晶体材料结构中的层内配位和氢键相互作用及层间范德华力的复杂协同有关。作者预计，这种NAC晶体有望在超灵敏压力传感器件中用作压力转换材料。 乙酸锌也称醋酸锌，本身并不神奇，是一种常见的食品补充剂，不少补充微量元素的保健食品都含有这种化合物。本文中的乙酸锌二水合物是一种配位络合物，结晶为C2/c 单斜晶系，Zn原子与两个水分子、两个乙酸酯配体的四个O原子配位，形成扭曲的八面体。相邻的锌配合物之间通过O-H...O氢键连接，沿b 轴和c 轴的距离分别为2.608 Å和2.638 Å，形成层状超分子结构。相邻的层沿a轴通过范德华相互作用堆叠，层间距为7.090 Å。(100)面是乙酸锌二水合物二维晶体的主要面。考虑到这种分子材料的二维特性，研究者使用透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）对晶体进行了表征。可以观察到具有良好形态的纳米片，厚度约为4-5 nm，对应于约7层的高度。晶体容易剥离表明乙酸锌二水合物的晶体结构具有明显的机械各向异性，这通过单晶纳米压痕实验获得了进一步证实。对于(001)和(100)平面，弹性模量（E）的平均值分别为5.8(3) GPa和4.3(2) GPa，各向异性比（E(001)/E(100)）为1.35。 研究者随后在室温下对乙酸锌二水合物晶体进行了金刚石压砧高压粉末X射线衍射（HP-PXRD）实验，以探索压力对其结构的影响。从环境压力到4.44 GPa的晶格参数相对变化中可以明显看出，整个测量压力范围内没有检测到相变，乙酸锌二水合物晶体保持其单斜对称性。单位晶胞体积（V）和晶格参数a 均发生明显减少，4.44 GPa压力下约减少18%和20%；c 轴和β角减少较少，分别为约1.9%和7.1%；然而，b 轴却反而扩展约2.3%，表现出异常的NLC行为。为更清楚地研究乙酸锌二水合物的异常扩展，研究者基于压力变化下的晶格参数使用PASCal软件计算了面积压缩系数。引人注目的是，乙酸锌二水合物二维晶体沿（X2, X3）平面的压缩系数是负的，为-8.1(8) TPa-1，表现出明显的NAC行为。 在迄今已知的所有8种NAC材料中，乙酸锌二水合物的面积压缩系数-8.1(8) TPa-1排名第三。但如果排除会发生相变的材料、只有在亚稳态高压相才展现NAC性质的材料，乙酸锌二水合物排名第一。具体而言，与乙酸锌二水合物NAC效应相近的分子骨架Ag(tcm)（Chem. Commun., 2014, 50, 5264），适用压力窗口仅为0-0.62 GPa，范围仅约为乙酸锌二水合物的1/7。在实际应用环境下，材料需要制备成具有取向NAC面的单晶或单晶薄膜，任何压力诱导的相变都将不可避免地导致显著的结构重建，晶体形态会被破坏（例如孪晶诱导的裂纹），这意味着较窄的压力范围会极大限制NAC材料的应用。所以，乙酸锌二水合物在宽压力范围内不出现相变对于其实际NAC应用非常重要。至于NAC效应更强的2-MeBzIm（Cryst. Growth Des., 2014, 14, 4247）和[Zn(L)2(OH)2]n•guest（J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 9296），仅在亚稳态高压相中才表现出NAC性质。相比之下，在环境条件下使用乙酸锌二水合物和类似NAC材料生长取向单晶和制造器件要容易的多，而且成本也更低，更有利于实际应用。 结合乙酸锌二水合物二维晶体的HP-PXRD数据及第一性原理计算结果，研究者还研究了其NAC行为的微观机理。乙酸锌二水合物的NAC行为，要归因于其超分子结构中面内配位和氢键相互作用以及面外范德华相互作用的复杂相互协同，乙酸锌二水合物配位单元的协同反向旋转在其中起了关键作用。此外，他们也从机理上证明了乙酸锌二水合物NAC晶体材料在高灵敏度压力传感器中的应用潜能。 ——小结——
本文作者团队结合高压实验和第一性原理计算，发现二维材料乙酸锌二水合物在宽压力范围内显示极其罕见的NAC效应。与其他已知的NAC材料相比，乙酸锌二水合物展现出面内配位和氢键相互作用以及面外范德华相互作用的复杂相互协同机理。此外，这种NAC晶体用作压力转换材料在制造超灵敏压力传感器方面具有重要的应用价值。考虑到氢键与配位键之间的电子性质差异，通过氢键组装的糖心产精国品免费入口*完整版将为探索新型NAC材料提供新的平台。这一成果也可能为基于氢键和其他超分子相互作用从糖心产精国品免费入口*完整版中发现新的电子学、光学和磁学性质与功能带来启发。

来源：x-mol网