综述：金属有机框架在高能辐照下的原位降解及辐射响应行为：对传感与屏蔽应用的启示

《Journal of Materials Chemistry C》：In situ degradation and radiation-responsive behavior of metal organic frameworks under high-energy irradiation: implications for sensing and shielding

MOFs高辐射环境应用综述：辐射检测灵敏度达23 nGy s?1，剂量测量线性响应10-4700 Gy，结构稳定性（MIL-100(Fe/Cr)耐1 MGy，TOF-16耐4 MGy），但存在降解机制不明（如ZIF-8 BET面积损失55%）、机械稳定性不足等问题，提出π系统链接工程、缺陷修复和复合材料设计解决方案。

　　

本文综述了金属有机框架（MOFs）在高辐射环境中的潜力与挑战，重点探讨了其在传感和屏蔽方面的应用。在辐射检测领域，某些MOF结构（如Tb–Cu₄I₄簇）能够实现高达约29,400光子/MeV^?1的光产率以及12.6 lp/mm^?1的空间分辨率，从而在柔性复合屏中实现低至23 nGy/s^?1的灵敏检测限。另一方面，在剂量测量方面，基于锕系元素的系统（如U-Cbdcp）在10至4700 Gy的宽广动态范围内表现出线性发光淬灭现象（R² = 0.999）。MOFs在辐照下的结构稳定性是其重要优势之一：例如MIL-100(Fe/Cr)在1 MGy的γ射线剂量后仍保持结晶性，并且其表面积损失不超过95%；而基于钍的TOF-16则能承受高达4 MGy的剂量。然而，MOFs的稳定性并不均匀——ZIF-8在1.75 MGy的剂量下表面积损失约为55%，这凸显了其对金属节点和连接剂化学性质的强烈依赖性。尽管取得了这些进展，但仍存在关键知识空白，这些空白可能阻碍其实际应用。目前对于MOFs在辐照下的原位降解机制（如连接剂断裂和缺陷积累）及其对功能性能的定量影响缺乏系统性的理解。此外，辐射屏蔽效果不仅要求高衰减能力，还要求材料具备机械完整性，而这一领域目前研究尚不充分。本文提出了一条设计路线图，旨在通过采用耐辐射的π体系改进连接剂结构、合成后修复缺陷以及开发混合MOF-复合结构来应对这些挑战。通过将先进的原位表征技术与预测性计算模型相结合，本文为设计下一代耐辐射MOFs指明了方向，有望将这些实验室成果转化为适用于核能、医疗和航空航天领域的可靠材料。