Anisotropic Elastic Properties of Flexible Metal-Organic Frameworks: How Soft are Soft Porous Crystals?
我们进行了从头计算的弹性常数的五个灵活的金属有机框架：MIL-53（铝），MIL-53（镓），MIL-47和正方形和菱形结构的DMOF-1。张量分析的弹性常数揭示了一个高度各向异性的弹性行为，一些变形方向表现出非常低的杨氏模量和剪切模量。这种各向异性可以在最刚性和最弱方向之间达到400：1的比率，与诸如M0 F-5和ZIF-8的非柔性M0 F的情况形成鲜明对比。此外，我们发现，灵活的MOFs可以显示非常大的负线性压缩性（NLC）。这些结果揭示了刺激诱导的结构转变的柔性MOFs的微观根源，通过连接材料的局部弹性行为和它的多稳定性。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mining Insights on Metal-Organic Framework Synthesis from Scientific Literature Texts
确定金属有机框架（MOFs）的最佳合成条件是一个重大挑战，可以作为新材料发现和开发的瓶颈。由于大的MOF合成空间，依赖于化学家的直觉和知识的试错法在效率上具有限制。为此，使用我们内部开发的代码对47，187个MOF进行了数据挖掘，以在28，565篇MOF论文中提取其合成信息。联合机器学习/基于规则的算法在不同的合成参数（即金属前体、有机前体、溶剂、温度、时间、组成）中产生90.3%的平均F1分数。根据该数据集，开发了PU学习算法以使用合成条件作为输入来预测给定M0F材料的合成，并且该算法成功地预测了测试集中83.1%的合成数据的成功合成。最后，我们的模型正确地预测了三种无定形MOFs（具有其代表性的实验合成条件）具有低的可合成性分数，而对应的结晶MOFs显示出高的可合成性分数。我们的研究结果表明，从MOF论文文本中提取的大数据可以用于合理预测这些材料的合成条件，这可以加快新MOF的合成速度。
2021-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic structure of porphyrin-based metal-organic frameworks and their suitability for solar fuel production photocatalysis
金属-有机骨架（MOFs）由于存在活性金属中心和有利于分子吸附和限制的多孔结构，可以是非常好的催化材料。在这里，我们提出了一个家庭的MOFs的电子结构的第一性原理调查的基础上连接通过苯基-羧基配体和AlOH物种的卟啉，以评估其适用性的燃料生产反应，使用阳光的催化剂。
2015-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Metal-organic Frameworks in Semiconductor Devices: A Revised Version
本文综述了金属有机框架（MOFs）在半导体器件中的应用，重点介绍通过调控金属节点、配体官能团和掺杂来提升电导率的策略，并展望了未来优化方向。
2024-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Dynamics of Metal-Organic Frameworks (MOFs): Neutron Inelastic Scattering and First-Principles Calculations
结合中子非弹性散射（NIS）和第一性原理计算，我们研究了MOF 5的晶格动力学。通过计算三个立方弹性常数来评价MOF 5的结构稳定性。我们发现，剪切模量，c44 = 1.16 GPa，是不寻常的小，而其他两个模量相对较大（即c11 = 29.42 GPa和c12 = 12.56 GPa）。我们预测，MOF 5是非常接近的结构不稳定性，并可能产生有趣的新相在高压和应变。直接计算了声子色散曲线和声子态密度，模拟得到的NIS谱与实验结果吻合得很好。几个有趣的声子模式进行了讨论，包括最软的扭曲模式的有机链接。
2006-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of 2D metal-organic and covalent-organic frameworks with non trivial topological band dispersion
利用密度泛函理论研究了几种二维金属有机骨架（MOFs）和共价有机骨架（COFs）的力学性质。这些多孔材料由于其物理稳定性、独特的结构特征和大的表面积与体积比而成为一个非常吸引人的课题。这些框架固有的多孔性产生了许多迷人的，偶尔令人惊讶的现象，这使得它们成为技术应用的潜在候选者。为了使MOFs/COFs在功能纳米器件中得到可靠的应用和实际应用，研究其力学性能是非常必要的。因此，本文特别注意研究在应力对应变的线性依赖性的情况下具有非平凡拓扑带色散的少数2D MOF和COF的弹性形变。特别地，我们考虑了不同的变形类型，并从应力-应变曲线和能量-应变曲线中找到了弹性张量的所有分量。这些发现可以提供有用的信息，通过减少实验的数量来制造基于MOFs/COFs的器件。
2023-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Computational characterization and prediction of metal-organic framework properties
在这篇介绍性综述中，我们概述了金属有机框架（MOFs）领域常用的计算化学方法，以描述或预测结构本身并表征其各种性质，无论是在量子化学水平还是通过经典分子模拟。我们讨论的方法预测的晶体结构，几何性质和大规模筛选的假设的MOFs，以及它们的热和机械性能。一个单独的部分涉及在MOF中的流体和流体混合物的吸附的模拟。
2015-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Metal-Organic Frameworks in Germany: from Synthesis to Function
金属有机框架（MOF）由无机和有机单元的组合构成，以生产具有高孔隙率以及其他独特且令人兴奋的性能的材料。MOFs在许多广泛的应用中显示出前景，例如催化和气体分离。在这篇综述中，我们强调了德国的研究小组进行的MOF研究。具体来说，我们的特点是新的MOF的合成方法，高通量的MOF生产，先进的表征方法和先进的功能和性能的例子。
2019-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Singularly isostatic and geometrically unstable rigidity of metal-organic frameworks
Binghamton University（宾汉姆顿大学）；Cornell University（康奈尔大学）
本研究通过刚性矩阵分析揭示了MOFs的机械稳定性问题，发现多数框架接近机械不稳定性，并展示了通过调整约束参数可消除不稳定性模式。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Predictive Synthesis of MOFs and COFs
Washington University（华盛顿大学）
该研究探讨MOFs与COFs预测合成的发展，提出将AI与ML整合以应对合成变量多维空间的挑战，推动从试错向可衡量化学推理转变，加速晶体材料发现与合成化学发展。
2026-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Graph Neural Network for Metal Organic Framework Potential Energy Approximation
State University of New York at Binghamton（纽约州立大学宾汉姆顿分校）
金属-有机骨架（MOFs）是由金属离子和有机连接体组成的纳米多孔化合物。MOFs在气体分离、气体净化和电解催化等工业应用中发挥着重要作用。重要的MOF性质，如势能，目前通过密度泛函理论（DFT）等技术计算。虽然DFT提供了准确的结果，但它的计算成本很高。我们提出了一种机器学习的方法来估计潜在的能源候选MOFs，分解成单独的成对原子相互作用，使用图神经网络。这样的技术将允许候选M0 F的高通量筛选。我们还使用DFT生成了一个包含50，000个空间配置和高质量势能值的数据库。
2020-10-29 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Study of van der Waals bonding and interactions in metal organic framework materials
金属有机骨架（MOF）材料由于其在储氢、碳捕获和气体封存等领域的众多应用而引起了广泛的关注。在所有这些应用中，范德华力主导小客体分子与MOFs壁之间的相互作用。在这篇综述文章中，我们描述了如何结合理论和实验方法可以成功地用于研究这些弱相互作用，并阐明吸附机制的各种应用程序的重要。在理论方面，我们表明，虽然标准的密度泛函理论是不能正确地描述范德华相互作用，特别是设计的泛函，包括范德华力存在，产生的结果与实验显着一致。从实验的角度来看，我们显示的例子中，红外吸收和拉曼光谱是必不可少的研究分子/MOF相互作用。重要的是，我们在整个审查中强调，理论和实验的结合是至关重要的，以有效地获得进一步的理解。特别是，我们回顾了这种组合的研究小分子在MOFs的吸附机制，在潮湿条件下的MOFs的化学稳定性，水团簇形成内MOFs，和小分子到MOFs的扩散。理解这些现象对于合理设计具有所需性能的新型MOFs至关重要。
2014-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Fe-DCA Metal-Organic Frameworks on the Bi2Se3(0001) Topological Insulator Surface
CEITEC - Central European Institute of Technology, Brno University of Technology（中欧技术研究所，布尔诺理工大学）；University of Pardubice（帕尔迪比采大学）；Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology（物理工程学院，布尔诺理工大学）
在Bi₂Se₃(0001)表面通过自组装构建Fe-DCA二维MOFs，揭示其结构特征与拓扑绝缘体界面电子与磁性调控机制。
2026-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Understanding Phonon Properties in Isoreticular Metal-Organic Frameworks from First Principles
金属-有机骨架（M0F）是由金属中心和有机连接体组成的晶体材料，形成开放和多孔结构。由于利用其大量的内表面积的各种可能的应用，它们已被广泛研究。然而，尽管它们与导热性和导电性、热膨胀和机械性质相关，但MOF的声子性质仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们使用量子力学模拟提供了一个深入的分析的声子性质的isoreticular MOFs。我们考虑声子能带结构，模式的空间限制，投影态密度，和群速度分布。我们发现，更复杂的链接器移动的声子态密度的频谱权重向更高的频率，而增加节点中的金属原子的质量具有相反的效果。由于高孔隙率的MOFs，我们观察到一个特别明显的偏振依赖性的色散的声学声子具有相当高的群速度的纵向声学模式。有趣的是，也为几个光学声子模式的群速度达到几千米/秒。对于像MOFs这样的异质系统，相关的群速度和模式的位移是特别相关的。在这里，我们发现，高群速度通常与离域振动，而逆相关并不一定成立。为了量化非谐性，我们计算模式Grüneisen参数，我们发现只有频率低于3太赫兹的声子是显着的。所提出的结果提供了深入了解的MOF的振动特性的基础，因此，铺平了道路，为未来的合理设计系统具有明确的声子性质。
2019-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Perfect and Stable Hybrid Glasses from Strong and Fragile Metal-Organic Framework Liquids
混合玻璃连接新兴领域的金属有机框架（MOFs）与玻璃的形成，非晶化和熔化过程中，这些结构多样性和化学多功能系统。大多数沸石，包括M0 F，在玻璃化转变附近非晶化，失透，然后在高得多的温度下熔化。这两个过程之间的关系迄今尚未研究。在这里，我们展示了加热如何首先导致低密度的完美玻璃，然后是有序-有序转变，导致低脆性的超强液体，动态控制MOF崩溃。随后的有序-无序转变产生了更脆弱的高密度液体。在结晶和熔融之后，随后的冷却导致与高密度相几乎相同的稳定玻璃。此外，不同MOF的宽范围的熔融温度表明这些可以通过拓扑结构来区分。我们的研究为这些新型韧性结晶材料的稳定性和功能性提供了新的见解，包括熔铸MOFs的可能性。
2014-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional band structure in honeycomb metal-organic frameworks
金属有机框架（MOFs）是一类重要的材料，在传感，气体存储，催化和光电子学领域提供了有趣的机会。最近，二维（2D）MOFs已被提出作为一种灵活的材料平台，用于实现奇异的量子相位，包括拓扑和异常量子霍尔绝缘体。在实验上，2D MOF的直接合成基本上局限于金属基底，其中与基底的相互作用掩盖了MOF的固有电子性质。在这里，我们展示了在弱相互作用的外延石墨烯衬底上合成2D蜂窝状金属有机框架。利用低温扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM），结合密度泛函理论（DFT）计算，我们发现了与衬底解耦的MOF中二维能带结构的形成.这些结果为基于MOF的具有复杂工程电子结构的设计量子材料开辟了实验道路。
2017-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Commutative Algebra Modeling in Materials Science -- A Case Study on Metal-Organic Frameworks (MOFs)
Michigan State University（密歇根州立大学）；University of North Carolina at Charlotte（北卡罗来纳大学夏洛特分校）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本文首次将交换代数引入材料科学，提出类别特定交换代数（CSCA）框架，通过融合元素分类与多尺度代数不变量来表示MOFs，在气体吸附性质预测上实现与几何和图方法相当或更优的精度，同时显著提升可解释性与稳定性。
2025-11-05 cond-mat.mtrl-sci math.AC
Quantum-Accurate Machine Learning Potentials for Metal-Organic Frameworks using Temperature Driven Active Learning
本文提出温度驱动的内坐标映射主动学习流程，为ZIF-8和MOF-5构建DFT精度的机器学习谱邻域分析势，显著降低训练所需DFT计算量并准确预测温变结构与振动性质。
2024-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Sub-micrometer phonon mean free paths in metal-organic frameworks revealed by machine-learning molecular dynamics simulations
本研究利用神经进化势方法开发了三种典型MOFs的机器学习势并进行分子动力学模拟，发现其声子平均自由程达亚微米尺度，从根本上改变了对MOFs热输运性质的理解。
2023-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning Based Prediction of Proton Conductivity in Metal-Organic Frameworks
Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology（化学与生物分子工程系，韩国科学技术院）；Department of Chemistry and Medical Chemistry, Yonsei University（化学与医学化学系，延世大学）
本文利用机器学习方法构建了质子导电性MOF数据库，通过描述符和Transformer模型预测质子导电性，发现Transformer迁移学习模型具有最佳性能，MAE为0.91，为设计质子导电性MOF提供理论支持。
2026-04-19 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.app-ph
The impact of spurious imaginary phonon modes on thermal properties of Metal-organic Frameworks
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文系统展示了虚假虚声子模式会显著引入热容估计误差，导致基于热性质的MOF筛选排序错误，并提出了一种简单快速的后处理工作流来校正热容估计。
2026-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards explainable message passing networks for predicting carbon dioxide adsorption in metal-organic frameworks
Oregon State University（俄勒冈州立大学）
金属-有机骨架（MOFs）是一种纳米多孔材料，可用于从化石燃料发电厂的废气中捕获二氧化碳，以减缓气候变化。在这项工作中，我们设计和训练一个消息传递神经网络（MPNN）预测模拟CO $_2$在MOFs中的吸附。为了深入了解MOF的哪些子结构对预测很重要，我们在读出函数中引入了一种软注意机制，该机制量化了节点表示对图形表示的贡献。我们研究了稀疏注意的不同机制，以确保只识别最相关的子结构。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Atomic charges for modeling metal-organic frameworks: Why and how
原子部分电荷是模拟金属-有机框架（MOFs）中的关键重要参数，因为库仑相互作用随着距离的减小比范德华相互作用更慢。但是，尽管它的相关性，没有方法可以明确地分配电荷给每个原子，因为原子电荷不是量子可观测的。有几种方法可以计算原子电荷，其中大多数从波函数或电子密度或系统开始，如量子力学计算所获得的。在这项工作中，我们描述了最常用的方法来计算原子电荷的MOFs。为了显示即使是很小的结构变化对原子电荷的影响，我们给出了我们对DMOF-1获得的结果。我们还讨论了原子电荷的小变化对预测的结构性质IRMOF-1的影响。
2018-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
TBHubbard: tight-binding and extended Hubbard model database for metal-organic frameworks
IBM Research（IBM 研究部）；IBM Research Europe（IBM 欧洲研究部）；National Center for Competence in Research-Catalysis (NCCR-Catalysis)（国家竞争力研究中心-催化）；IBM Quantum（IBM 量子）；IBM Research Almaden（IBM 阿尔马登研究部）；IBM T.J. Watson Research Center（IBM T.J. 沃森研究中心）
针对MOFs因结构组成复杂导致计算筛选困难的问题，该研究通过紧束缚晶格哈密顿量和密度泛函理论为QMOF数据库扩充模拟数据，提供10,000个MOFs的紧束缚表示及240个含过渡金属MOFs的扩展哈伯德模型表示，支撑逆向材料设计所需的结构-性质关联识别。
2025-06-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Charge migration in metal-organic frameworks
采用AM 1 * 哈密顿量的周期性半经验分子轨道计算方法研究了两种锌金属有机骨架（MOFs）中的电荷输运.受限的哈特里-福克计算低估了带隙（库普曼定理），然而当波函数被允许变得不受限制时，这变得更加现实。使用传播的电子或空穴密度在虚时间的电荷传输模拟允许电荷传输路径被确定，虽然计算的迁移率仍然必须得到改善。在一般情况下，所讨论的技术似乎是有用的调查电活性的MOF。
2019-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Metal-organic Frameworks: Possible New Two-Dimensional Magnetic and Topological materials
寻找具有新量子特性的新二维（2D）材料是技术创新的迫切需要。在本工作中，我们研究了一系列具有不同金属核的金属-有机骨架（MOFs），发现了各种吸引人的性质，如室温磁有序性，强垂直磁各向异性，巨大的拓扑带隙（> 200 meV），以及优异的自旋过滤性能。由于许多MOFs已在实验中成功合成，我们的研究结果表明，现实的新的二维功能材料的自旋电子纳米器件的设计。
2020-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Frenkel/charge transfer Holstein Hamiltonian applied to energy transfer in 2D layered metal-organic frameworks
本研究首次开发了 Frenkel/CT Holstein 哈密顿量，探究二维金属有机框架中长程激子与短程电荷转移耦合对能量传输的影响，揭示了层间有序度及滑动工程对光物理性质的关键调控作用。
2021-12-15 cond-mat.mtrl-sci
In vacuo synthesis of single-layer Ni3(HITP)2 on HOPG surface using metallo-organic precursor
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
针对单层共轭金属有机框架在金属基底上受衬底杂化影响的问题，本文发展了一种在惰性HOPG基底上通过多步超高真空方法合成洁净单层Ni3(HITP)2的方法，并实现了AA堆叠的双层生长。
2026-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Guest-induced structural deformation in Cu-based Metal-Organic Framework upon hydrocarbon adsorption
在一个捕集和分离过程占全球能源消耗10%以上的世界中，新型多孔材料，如用于吸附工艺的金属有机框架（MOFs），是取代高能耗蒸馏的有前途的替代品。形状和尺寸定制的孔结合路易斯酸位点可以增强吸附剂-吸附剂相互作用。了解吸附的基本机制对于设计和优化捕获和分离过程至关重要。在本文中，我们分析了轻质烃（甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯）在两种合成的铜基MOF（Cu-MOF-74和URJC-1）中的吸附行为。实验和计算的吸附曲线揭示了暴露的金属中心对烯烃的有限影响。较低的相互作用Cu-烯烃也反映在计算的吸附焓和结合的几何形状。此外，在URJC-1中首次报道了菱形孔在外部刺激下的变形。这种现象被强调为了解吸附剂的响应机制和未来工业应用潜力的关键。
2022-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Determining Linker Ratios of Mixed Metal-Organic Frameworks via Magnetic Susceptibility Measurements
本研究提出通过少量粉末样品的磁化率测量，利用母体MOF抗磁与顺磁贡献的加和性确定混合MOF连接体摩尔比例，并在四类体系中验证了低误差及更广泛的材料适用性。
2025-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Water-stable MOFs and Hydrophobically Encapsulated MOFs for CO2 Capture from Ambient Air and Wet Flue Gas
为了创造一个碳中和的世界，已经释放到大气中的额外二氧化碳必须被去除。已经创建了从湿烟道气或甚至直接从环境空气中去除二氧化碳的技术，但是这些技术尚未广泛部署。由于材料组装和表面化学的最新改进，已经产生了新一代创造性的CO2捕获吸附剂。我们总结了水稳定的和封装的金属有机框架（MOFs）的CO2捕获在广泛的环境和操作条件下的最新进展。特别是，新开发的水稳定的MOFs和疏水涂层技术进行了讨论，深入了解他们的材料发现和这些混合吸附剂系统的不同组分之间的协同效应。展望了水稳定型和封装型MOFs在直接空气捕集CO2和湿烟气捕集CO2方面的应用前景和发展方向。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Engineering the electronic and optical properties of 2D porphyrin paddlewheel metal-organic frameworks
金属有机骨架材料由于具有高的比表面积和良好的电子结构，是一种很有前途的光催化材料。我们在这里讨论如何设计一系列二维（2D）卟啉基MOFs的能带结构和光学性质，（4-羧基苯基）卟啉结构（M TCPP，其中M = Zn 2+或Co2+）和金属（Co 2+、Ni 2+、Cu 2+或Zn 2+）桨轮簇，目的是优化它们在太阳能燃料合成反应（水分解和/或CO2还原）中的光催化行为。基于密度泛函理论（DFT）和含时DFT模拟，我们研究了三种类型的组成/结构修饰：a）改变桨轮或卟啉中心的金属中心以改变能带排列，b）将卟啉部分还原为二氢卟啉，这导致更强的可见光吸收，c）改变卟啉中心的金属中心以改变卟啉中心的能带排列。和c）用乙炔桥或丁二炔桥取代卟啉和叶轮之间的苯桥，目的是改变连接基对金属的电荷转移行为。我们的工作为如何改善卟啉和桨轮基MOFs的光催化行为提供了新的见解。
2020-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Defective hierarchical porous copper-based metal-organic frameworks synthesised via facile acid etching strategy
将分级孔结构引入微孔材料如金属有机框架（M0 F）可有益于其中反应速率受低扩散速率或高压降限制的反应。这种有利的孔结构可以通过缺陷形成来获得，主要是通过合成后的酸蚀刻，这已经在水稳定的MOF上进行了广泛的研究。在这里，我们表明，水不稳定的HKUST-1的MOF也可以修改以相应的方式，通过使用磷酸作为尺寸选择性蚀刻剂和二甲基亚砜和甲醇的混合物作为稀释溶剂。有趣的是，我们证明了蚀刻过程是时间和酸度依赖性的，可以导致形成有缺陷的HKUST-1与额外的互连的六方大孔，而不损害体结晶度。这些发现提出了一种智能可扩展的合成方法，用于在易于水解的MOF中形成分级孔隙度，以改善催化的分子可及性和扩散。
2019-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Predicting Spin-Crossover Behavior in Metal-Organic Frameworks from Limited and Noisy Data Using Quantile Active Learning
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, SIMaP（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、材料物理研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LiG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、锂研究组）
通过分位数主动学习策略，从有限噪声数据中高效识别SCO MOFs，实现高置信度候选筛选。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
MOFDiff: Coarse-grained Diffusion for Metal-Organic Framework Design
MIT CSAIL（麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室）；Microsoft Research AI4Science（微软研究院AI4Science）；UC Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
提出MOFDiff粗粒化扩散模型，通过去噪扩散过程生成构建单元坐标与标识并组装全原子结构，利用等变图神经网络保持对称性，有效设计出用于碳捕获的新型金属有机框架材料。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Nonlinear Hall Effect in Metal-Organic Frameworks
Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
通过设计金属有机框架结构实现非线性霍尔效应，利用狄拉克点和应变工程调控 Berry 曲率。
2026-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
EC-MOF/Phase-I: A computationally ready database of electrically conductive metal-organic frameworks with high-throughput structural and electronic properties
本文构建了首个实验引导的导电MOF综合数据库EC-MOF/Phase-I，包含1061个块体与单层结构，通过高通量密度泛函理论计算优化结构并获取性质数据，以加速相关紧凑型器件的设计与发现。
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Structure and electronic structure of Metal-Organic Frameworks within the Density-Functional based Tight-Binding method
基于密度泛函的紧束缚是描述大分子和材料的有力方法。金属-有机框架（M0 F），具有令人感兴趣的催化性能和非常大的表面积的材料已经被开发并且已经商业化。MOF的晶胞通常包括数百个原子，这使得标准密度泛函方法的应用在计算上非常昂贵，有时甚至是不可行的。本文的目的是准备和验证基于自洽电荷密度泛函的紧结合（SCC-DFTB）方法的含铜，锌和铝金属中心的MOFs。该方法已被验证对全混合模型集群的密度泛函计算，对梯度校正的密度泛函计算的超细胞，并对实验。此外，还根据它们的电子性质讨论了MOF化学的模块化概念。我们专注于包括三种常见连接器单元的MOF：铜桨轮（HKUST-1）、氧化锌Zn 4 O四面体（MOF-5、MOF-177、DUT-6（MOF-205））和氧化铝AlO 4（OH）2八面体（MIL-53）。我们发现，SCC-DFTB预测结构参数具有很好的准确性（小于5%的偏差，即使是吸附的CO和H2O HKUST-1），而吸附能相差12千焦mol-1或更少的CO和水相比，DFT基准计算。
2011-09-24 cond-mat.mtrl-sci
MOFSimBench: Evaluating Universal Machine Learning Interatomic Potentials In Metal--Organic Framework Molecular Modeling
Computer Science, University of Tübingen, Germany；Chemical Engineering \& Applied Chemistry, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3E5, Canada
本文提出MOFSimBench基准，通过结构优化、分子动力学稳定性、体相性质预测和主客体相互作用等任务评估通用机器学习原子间势在纳米多孔材料建模中的表现，发现数据质量比模型架构更关键。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.comp-ph
Stability by Design: Atomistic Insights into Hydrolysis-Driven MOF Degradation
本文通过反应分子动力学和元动力学采样研究七种锌基MOFs的水解稳定性，发现ZIFs比IRMOFs更耐水，并将水解能垒与材料物理化学描述符相关联，为碳捕集多孔材料设计提供指导。
2025-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Data-driven Design of Metal-Organic Frameworks with Tunable Negative Thermal Expansion
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Università degli Studi di Roma La Sapienza（罗马第一大学）；Science and Technology Facilities Council（科学与技术设施委员会）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
研究如何通过数据驱动策略设计具有可调负热膨胀的金属有机框架。利用基于MACE-MP-MOF0的高通量工作流程构建数据库，筛选出影响因素，经实验验证设计方案，获得高NTE系数，开启预测性材料设计。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Layertronic control of topological states in multilayer metal-organic frameworks
我们研究了多层金属有机框架（MOFs）中二维态的层局域控制。对于有限堆叠的（NiC 4S 4）3 MOFs，相邻层之间的弱范德华耦合导致费米能级依赖的单层中的电子态的分布。这种分布反映在多层纳米带的拓扑边缘状态。此外，通过施加平行于堆叠方向的外部电场，可以针对选定的费米能量控制电子态的空间定位。通过比较密度泛函理论计算与戈薇晶格紧束缚模型来研究这种局域化行为。此外，对于无限堆叠的纳米带，一个新的V沟狄拉克态被发现在侧表面，这使得各向异性电流控制通过调整费米能量。我们的结果可以立即扩展到其他kagome MOFs与重叠堆叠，引入一个新的自由度（层本地化）的材料设计。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Giant Ferrimagnetism and Polarization in a Mixed Metal Perovskite Metal-Organic Framework
最近，过氧金属有机框架（MOFs）成为多铁性的潜在候选者。然而，迄今为止所合成的化合物仅具有弱铁磁性和低极化。此外，极低的磁转变温度（$T_c$）也对材料的应用提出了挑战。我们已经通过计算设计了一种混合金属钙钛矿MOF -[C（NH 2）3][（Cu0.5Mn0.5）（HCOO）3]-，预计其磁化强度比其母体（[C（NH 2）3][Cu（HCOO）3]）大两个数量级，极化显著更大（9.9 μC/cm 2），并且增强的$T_c$高达56 K，这在钙钛矿MOF中是前所未有的。磁相互作用的详细研究揭示了一种新的机制，导致大的时刻，以及在$T_c$的增加。将非Jahn-Teller离子（Mn $^{2+}$）混合到Jahn-Teller主体（Cu $^{2+}$）中导致竞争晶格畸变，这可能是增强极化的原因。如通过计算的生成焓所证明的，M0 F是热稳定的，并且可能是合成的。我们的工作代表了通过大部分未开发的混合金属方法合理设计多铁性钙钛矿MOFs的第一步。
2018-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Building-Block Aware Generative Modeling for 3D Crystals of Metal Organic Frameworks
Deep Principle, Inc.（Deep Principle 公司）；Frontiers Science Center for Transformative Molecules, School of Artificial Intelligence, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学人工智能学院变革性分子前沿科学中心）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Peking University（北京大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Harvard Law School（哈佛法学院）
提出SE(3)等变的BBA MOF Diffusion，通过全原子构建块与显式拓扑表示生成大型新颖MOF，并经实验合成与表征验证。
2025-05-13 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Machine learned Force-Fields for an ab-initio Quality Description of Metal-Organic Frameworks
本文提出两种机器学习力场参数化方案，在接近DFT精度下高效描述MOFs的结构、力学、声子及热导率等性质，计算成本仅略高于传统简单力场。
2023-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Transformation Journey of Zr-based MOFs: Study on Mechanics and Hydrogen Storage under Doping Regulation
School of Mechanical Engineering and Mechanics, Xiangtan University（湘潭大学机械工程学院）
本研究通过掺杂调控Zr基MOFs的力学性能和氢存储能力，揭示金属离子替代对其稳定性与吸附性能的影响，为高性能MOF材料设计提供理论支持。
2026-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The structure and topology of an amorphous metal-organic framework
本研究利用实验散射数据与主动机器学习相结合的数据驱动方法，确定了典型非晶MOF（a-ZIF）的结构，发现其与其他非晶四面体网络存在明显差异，推翻了无机与杂化玻璃拓扑等价的长期假设，并引入了非晶固体网络拓扑的系统性符号表示法。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Realizing the Data-Driven, Computational Discovery of Metal-Organic Framework Catalysts
金属-有机骨架（MOFs）由于其结构明确和高度的合成可调性而被广泛研究用于具有挑战性的催化转化。这些功能，至少在原则上，使MOFs非常适合对催化剂的设计和发现的计算方法。尽管如此，广泛使用数据科学和机器学习来加速MOF催化剂的发现尚未得到充分实现。在这篇综述中，我们提供了一个概述最近的工作，为未来的高通量计算筛选和机器学习研究涉及MOF催化剂的阶段。接下来讨论了在MOF计算催化中广泛采用以数据为中心的方法目前面临的几个挑战，我们分享了可能的解决方案，这些解决方案可以帮助推动该领域的发展。
2021-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Magnetism of Metal-Organic Framework by Different Types of Pressure
研究不同类型压力对钙钛矿MOF各向异性磁性的影响，发现单轴压调控效率最高，其机制源于氢键的调制而非晶格畸变。
2025-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Design of Top-Performing Metal-Organic Frameworks with Qualitative Representations of Building Blocks
Northwestern University（西北大学）
本研究集成潜变量高斯过程与多目标批量贝叶斯优化，利用构筑模块定性表示，仅搜索约1%的设计空间即识别出帕累托前沿全部MOFs及97%以上的前50高性能设计，实现高效自主的MOF设计。
2023-02-17 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Ferroelectric metal-organic frameworks as wide band gap materials
SRM Institute of Science and Technology（SRM科学技术学院）
本研究通过群论技术发现铁电金属有机框架具有超宽禁带，通过第一性原理计算分析其结构、铁电性和光学性质，并评估其在高温下的稳定性。
2025-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Engineering of Altermagnetism in Two-Dimensional Metal-Organic Frameworks
Instituto de Ciencia Molecular, Universitat de València（分子科学研究所，瓦伦西亚大学）
研究通过化学策略在二维金属有机框架中实现交替磁性 spin 分裂，利用 DFT 计算展示替换对称性配体诱导 g 波 spin 分裂达 65 meV，并通过分子轨道工程诱导 d 波 anisotropy，为下一代自旋电子器件设计提供新方法。
2025-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Generation of magnetic metal-organic frameworks
NORDITA, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（北欧原子、分子和凝聚态物理理论研究所，瑞典皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；Doublet labs（双重体实验室）
本文利用有机材料数据库生成包含15000多个单点第一性原理计算的训练集，通过微调CHGNet和位点替换工作流，发现具有高磁性的新型MOF结构。
2026-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and Local Probe Gating of a Monolayer Metal-Organic Framework
实现大面积均匀的二维（2D）金属有机框架（MOFs）并控制其在惰性表面上的电子性质是迈向电子器件未来应用的一大步。在此，我们成功地在外延石墨烯表面上制备了具有长程序的二维单层Cu-二氰基蒽（DCA）多晶光学薄膜。通过低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）结合密度泛函理论（DFT）计算研究了其结构和电子性质。我们展示了使用尖端诱导的局部电场在2D MOF中获得多个分子电荷状态。我们期望类似的策略可以应用于制造和表征具有异国情调的工程电子状态的2D MOFs。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
