金属有机框架的奇异准刚性与几何不稳定刚性
材料科学
2026-03-06 v2 软凝聚态物质
化学物理
摘要
金属有机框架（MOFs）组合高孔隙度与结构脆弱性，引发关于其机械稳定性的重要问题。我们发展了基于刚性的框架方法，使用由 UFF4MOF 参数化的弹簧网络用于构建刚性矩阵和动力学矩阵。对 5,682 个来自 CoRE 2019 数据库的 MOFs 进行大规模分析显示，大多数框架在形式上是过约束的，但紧密聚集在准刚性阈值附近，揭示意外的几何模态并将许多 MOFs 置于机械不稳定性附近。在 UiO-66 的代表性案例中，我们表明通过调节邻居截止距离引入的额外长程约束将这些模态提升到软、平坦的有限频率带中。结果表明，刚性矩阵分析可以快速识别可能保持机械稳定的 MOFs。这种近临界性反映了拓扑机械中已知的行为，指向孔隆晶体中更深层的设计原则。
引用
@article{arxiv.2512.00159,
title = {Singularly isostatic and geometrically unstable rigidity of metal-organic frameworks},
author = {Christopher M. Owen and Michael J. Lawler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.00159},
year = {2026}
}
备注
9 pages, 7 figures