Phase transitions, prominent dielectric anomalies, and negative thermal expansion in three high thermally stable ammonium magnesium-formate frameworks

Chemistry - A European Journal

Volumn 20, Issue 4, 2014, Pages 1146-1158

  Shang, Ran ^a   Xu, Guan Cheng ^a   Wang, Zhe Ming ^a   Gao, Song ^a  

^a PEKING UNIVERSITY   (China)

Author keywords

ammonium; dielectric anomaly; metal organic frameworks; negative thermal expansion; phase transitions

Indexed keywords

AMMONIUM; DIELECTRIC ANOMALY; HIGH DIELECTRIC CONSTANTS; METAL ORGANIC FRAMEWORK; NEGATIVE THERMAL EXPANSION; SPONTANEOUS POLARIZATIONS; STRUCTURAL PHASE TRANSITION; STRUCTURE PROPERTY RELATIONSHIPS;

BUOYANCY; CRYSTALLINE MATERIALS; ETHYLENE; PERMITTIVITY; PHASE TRANSITIONS; TEMPERATURE; THERMAL EXPANSION; THERMODYNAMIC STABILITY; X RAY DIFFRACTION;

POSITIVE IONS;

EID: 84892603879     PISSN: 09476539     EISSN: 15213765     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/chem.201303425     Document Type: Article

References (117)

1. Thematic Issue on metal-organic frameworks, H.-C. Zhou, J. R. Long, O. M. Yaghi, Chem. Rev. 2012, 112, 673-674
2. Special Issue on metal-organic frameworks, J. R. Long, O. M. Yaghi, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1213-1214
3. C. Janiak, J. K. Vieth, New J. Chem. 2010, 34, 2366-2388.
4. A. K. Cheetham, C. N. R. Rao, Science 2007, 318, 58-59.
5. M. P. Suh, H. J. Park, T. K. Prasad, D.-W. Lim, Chem. Rev. 2012, 112, 782-835
6. S. T. Meek, J. A. Greathouse, M. D. Allendorf, Adv. Mater. 2011, 23, 249-267
7. D. Farrusseng, S. Aguado, C. Pinel, Angew. Chem. 2009, 121, 7638-7649
8. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7502-7513
9. J.-R. Li, J. Sculley, H.-C. Zhou, Chem. Rev. 2012, 112, 869-932
10. P. Horcajada, R. Gref, T. Baati, P. K. Allan, G. Maurin, P. Couvreur, G. Férey, R. E. Morris, C. Serre, Chem. Rev. 2012, 112, 1232-1268
11. G. Férey, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 191-214.
12. C. Wang, T. Zhang, W. Lin, Chem. Rev. 2012, 112, 1084-1104
13. R. E. Morris, X. Bu, Nat. Chem. 2010, 2, 353-361
14. O. R. Evans, W. B. Lin, Acc. Chem. Res. 2002, 35, 511-522
15. M. D. Allendorf, C. A. Bauer, R. K. Bhaktaa, R. J. T. Houka, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1330-1352.
16. B. J. Burnett, P. M. Barron, C. Hu, W. Choe, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9984-9987
17. J. Tian, L. V. Saraf, B. Schwenzer, S. M. Taylor, E. K. Brechin, J. Liu, S. J. Dalgarno, P. K. Thallapally, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9581-9584
18. L. Wen, P. Cheng, W. B. Lin, Chem. Commun. 2012, 48, 2846-2848.
19. G. K. Kole, J. J. Vittal, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 1755-1775
20. M. Nagarathinam, A. M. P. Peedikakkal, J. J. Vittal, Chem. Commun. 2008, 5277-5288
21. J. J. Vittal, Coord. Chem. Rev. 2007, 251, 1781-1795.
22. I. E. Collings, A. B. Cairns, A. L. Thompson, J. E. Parker, C. C. Tang, M. G. Tucker, J. Catafesta, C. Levelut, J. Haines, V. Dmitriev, P. Pattison, A. L. Goodwin, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7610-7620.
23. Molecule-based magnets themed issue, J. S. Miller, D. Gatteschi, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3065-3066
24. Forum issue on Molecular Magnetism: The Role of Inorganic Chemistry:, E. Coronado, K. R. Dunbar, Inorg. Chem. 2009, 48, 3293-3295
25. Themed issue on Crystal Engineering in Molecular Magnetism:, C. Rovira, J. Veciana, CrystEngComm 2009, 11, 2031.
26. T. Hang, W. Zhang, H.-Y. Ye, R.-G. Xiong, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3577-3598
27. W. Zhang, H.-Y. Ye, R.-G. Xiong, Coord. Chem. Rev. 2009, 253, 2980-2997
28. W. Zhang, R.-G. Xiong, Chem. Rev. 2012, 112, 1163-1195.
29. W. Zhang, Y. Cai, R. G. Xiong, H. Yoshikawa, K. Awaga, Angew. Chem. 2010, 122, 6758-6760
30. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 6608-6610
31. W. Zhang, H.-Y. Ye, R. Graf, H. W. Spiess, Y.-F. Yao, R.-Q. Zhu, R.-G. Xiong, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5230-5233.
32. J. S. O. Evans, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1999, 3317-3326
33. W. Miller, C. W. Smith, D. S. Mackenzie, K. E. Evans, J. Mater. Sci. 2009, 44, 5441-5451
34. K. Takenaka, Sci. Technol. Adv. Mater. 2012, 13, 013001
35. C. Lind, Materials 2012, 5, 1125-1154.
36. R. H. Baughman, S. Stafström, C. Cui, S. O. Dantas, Science 1998, 279, 1522-1524
37. A. B. Cairns, J. Catafesta, C. Levelut, J. Rouquette, A. van der Lee, L. Peters, A. L. Thompson, V. Dmitriev, J. Haines, A. L. Goodwin, Nat. Mater. 2013, 12, 212-216
38. A. B. Cairns, A. Thompson, L. M. G. Tucker, J. Haines, A. L. Goodwin, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4454-4456.
39. G. N. Greaves, F. Meneau, A. Sapelkin, L. M. Colyer, I. A. Gwynn, S. Wade, G. Sankar, Nat. Mater. 2003, 2, 622-629
40. Y. H. Hu, L. Zhang, Phys. Rev. B 2010, 81, 174103
41. K. W. Chapman, G. J. Halder, P. J. Chupas, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17546-17547
42. T. D. Bennett, A. L. Goodwin, M. T. Dove, D. A. Keen, M. G. Tucker, E. R. Barney, A. K. Soper, E. G. Bithell, J.-C. Tan, A. K. Cheetham, Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 115503.
43. Y.-S. Wei, K.-J. Chen, P.-Q. Liao, B.-Y. Zhu, R.-B. Lin, H.-L. Zhou, B.-Y. Wang, W. Xue, J.-P. Zhang, X.-M. Chen, Chem. Sci. 2013, 4, 1539-1546
44. I. Grobler, V. J. Smith, P. M. Bhatt, S. A. Herbert, L. J. Barbour, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6411-6414
45. A. L. Goodwin, K. W. Chapman, C. J. Kepert, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17980-17981
46. N. Lock, M. Christensen, C. J. Kepert, B. B. Iversen, Chem. Commun. 2013, 49, 789-791
47. A. E. Phillips, A. L. Goodwin, G. J. Halder, P. D. Southon, C. J. Kepert, Angew. Chem. 2008, 120, 1418-1421
48. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 1396-1399
49. A. E. Phillips, G. J. Halder, K. W. Chapman, A. L. Goodwin, C. J. Kepert, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10-11.
50. T. A. Mary, J. S. O. Evans, T. Vogt, A. W. Sleight, Science 1996, 272, 90-92
51. G. Ernst, C. Broholm, G. R. Kowach, A. P. Ramirez, Nature 1998, 396, 147-149.
52. P. Lightfoot, D. A. Woodcock, M. J. Maple, L. A. Villaescusa, P. A. Wright, J. Mater. Chem. 2001, 11, 212-214.
53. K. W. Chapman, P. J. Chupas, C. J. Kepert, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15630-15636
54. A. L. Goodwin, M. Calleja, M. J. Conterio, M. T. Dove, J. S. O. Evans, D. A. Keen, L. Peters, M. G. Tucker, Science 2008, 319, 794-797.
55. N. Lock, Y. Wu, M. Christensen, L. J. Cameron, V. K. Peterson, A. J. Bridgeman, C. J. Kepert, B. B. Iversen, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 16181-16186
56. Y. Wu, A. Kobayashi, G. J. Halder, V. K. Peterson, K. W. Chapman, N. Lock, P. D. Southon, C. J. Kepert, Angew. Chem. 2008, 120, 9061-9064
57. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8929-8932
58. V. K. Peterson, G. J. Kearley, Y. Wu, A. J. Ramirez-Cuesta, E. Kemner, C. J. Kepert, Angew. Chem. 2010, 122, 595-598
59. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 585-588.
60. F. Jona, G. Shirane, Ferroelectric crystals, Pergamon Press, New York, 1962.
61. M. E. Lines, A. M. Glass, Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials, Clarendon Press, Oxford, 1977.
62. T. Mitsui, I. Tatsuzaki, E. Nakamura, An Introduction to the Physics of Ferroelectrics, Gordon and Breach, New York, 1976.
63. Z. M. Wang, K. L. Hu, S. Gao, H. Kobayashi, Adv. Mater. 2010, 22, 1526-1533.
64. G.-C. Xu, X.-M. Ma, L. Zhang, Z.-M. Wang, S. Gao, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9588-9590
65. G.-C. Xu, W. Zhang, X.-M. Ma, Y.-H. Chen, L. Zhang, H.-L. Cai, Z.-M. Wang, R.-G. Xiong, S. Gao, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14948-14951
66. Z. M. Wang, B. Zhang, K. Inoue, H. Fujiwara, T. Otsuka, H. Kobayashi, M. Kurmoo, Inorg. Chem. 2007, 46, 437-445.
67. Z. M. Wang, B. Zhang, T. Otsuka, K. Inoue, H. Kobayashi, M. Kurmoo, Dalton Trans. 2004, 2209-2216
68. R. Shang, X. Sun, Z.-M. Wang, S. Gao, Chem. Asian J. 2012, 7, 1697-1707.
69. X. Y. Wang, L. Gan, S. W. Zhang, S. Gao, Inorg. Chem. 2004, 43, 4615-4625.
70. D.-W. Fu, W. Zhang, H.-L. Cai, Y. Zhang, J.-Z. Ge, R.-G. Xiong, S. D. Huang, T. Nakamura, Angew. Chem. 2011, 123, 12153-12157
71. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11947-11951
72. P. Jain, V. Ramachandran, R. J. Clark, H. D. Zhou, B. H. Toby, N. S. Dalal, H. W. Kroto, A. K. Cheetham, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13625-13627
73. M. Sánchez-Andújar, S. Presedo, S. Yáñez- Vilar, S. Castro-García, J. Shamir, M. A. Señarís- Rodríguez, Inorg. Chem. 2010, 49, 1510-1516
74. Z. Wang, P. Jain, K.-Y. Choi, J. van Tol, A. K. Cheetham, H. W. Kroto, H.-J. Koo, H. Zhou, J. Hwang, E. S. Choi, M.-H. Whangbo, N. S. Dalal, Phys. Rev. B 2013, 87, 224406
75. R. I. Thomson, P. Jain, A. K. Cheetham, M. A. Carpenter, Phys. Rev. B 2012, 86, 214304.
76. B. Zhou, Y. Imai, A. Kobayashi, Z.-M. Wang, H. Kobayashi, Angew. Chem. 2011, 123, 11643-11647
77. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11441-11445
78. Y. Imai, B. Zhou, Y. Ito, A. Kobayashi, Z.-M. Wang, H. Kobayashi, Chem. Asian J. 2012, 7, 2786-2790.
79. W. Li, M. R. Probert, M. Kosa, T. D. Bennett, A. Thirumurugan, R. P. Burwood, M. Parinello, J. A. K. Howard, A. K. Cheetham, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11940-11943.
80. M. Y. Li, B. Liu, B. W. Wang, Z. M. Wang, S. Gao, M. Kurmoo, Dalton Trans. 2011, 40, 6038-6046.
81. K.-L. Hu, M. Kurmoo, Z.-M. Wang, S. Gao, Chem. Eur. J. 2009, 15, 12050-12064
82. A. Stroppa, P. Jain, P. Barone, M. Marsman, J. M. Perez-Mato, A. K. Cheetham, H. W. Kroto, S. Picozzi, Angew. Chem. 2011, 123, 5969-5972
83. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5847-5850
84. A. Stroppa, P. Barone, P. Jain, J. M. Perez-Mato, S. Picozzi, Adv. Mater. 2013, 25, 2284-2290.
85. K. S. Hagen, S. G. Naik, B. H. Huynh, A. Masello, G. Christou, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7516-7517
86. J.-P. Zhao, B.-W. Hu, F. Lloret, J. Tao, Q. Yang, X.-F. Zhang, X.-H. Bu, Inorg. Chem. 2010, 49, 10390-10399
87. L. Cañadillas-Delgado, O. Fabelo, J. A. Rodríguez- Velamazán, M. Lemée-Cailleau, S. A. Mason, E. Pardo, F. Lloret, J. Zhao, X. Bu, V. Simonet, C. V. Colin, J. Rodríguez-Carvajal, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19772-19781.
88. B. Pato-Doldán, M. Sánchez-Andújar, L. C. Gõmez-Aguirre, S. Yáñez-Vilar, J. Lõpez-Beceiro, C. Gracia-Fernández, A. A. Haghighirad, F. Ritter, S. Castro-García, M. A. Señarís-Rodríguez, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 8498-8501
89. A. Rossin, A. Ienco, F. Costantino, T. Montini, B. D. Credico, M. Caporali, L. Gonsalvi, P. Fornasiero, M. Peruzzini, Cryst. Growth Des. 2008, 8, 3302-3308
90. A. Rossin, M. R. Chierotti, G. Giambastiani, R. Gobettob, M. Peruzzini, CrystEngComm 2012, 14, 4454-4460.
91. P. Jain, N. S. Dalal, B. H. Toby, H. W. Kroto, A. K. Cheetham, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10450-10451
92. T. Asaji, K. Ashitomi, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 10185-10190
93. T. Besara, P. Jain, N. S. Dalal, P. L. Kuhns, A. P. Reyes, H. W. Kroto, A. K. Cheetham, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 6828-6832.
94. B. Liu, R. Shang, K.-L. Hu, Z.-M. Wang, S. Gao, Inorg. Chem. 2012, 51, 13363-13372.
95. M.-Y. Li, M. Kurmoo, Z. M. Wang, S. Gao, Chem. Asian J. 2011, 6, 3084-3096
96. Z. M. Wang, X. Y. Zhang, S. R. Batten, M. Kurmoo, S. Gao, Inorg. Chem. 2007, 46, 8439-8441
97. M.-Y. Li, PhD thesis, Peking University (China), 2011.
98. K.-L. Hu, PhD thesis, Peking University (China), 2010.
99. F. A. Cotton, G. C. Wilkinson, A. Murillo, M. Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6th ed., Wiley, New York, 1999, p. 1304.
100. M. A. White, in Crystal Engineering: The Design and Application of Functional Solids (Eds.:, K. R. Seddon, M. Zaworotko,), Kluwer Acad. Pub., Dordrecht, 1999, p. 279.
101. M. Szafrański, A. Katrusiak, G. J. McIntyre, Cryst. Growth Des. 2010, 10, 4334-4338
102. M. Szafrański, A. Katrusiak, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6779-6785.
103. G. A. Samara, J. Phys. Condens. Matter 2003, 15, R 367 -R 441
104. A. A. Bokov, Z.-G. Ye, J. Mater. Sci. 2006, 41, 31-52
105. W. J. Kleemann, Mater. Sci. 2006, 41, 129-136.
106. D. W. Fu, H. L. Cai, Y. M. Liu, Q. Ye, W. Zhang, Y. Zhang, X. Y. Chen, G. Giovannetti, M. Capone, J. Y. Li, R. G. Xiong, Science 2013, 339, 425-428
107. H. L. Cai, Y. Zhang, D. W. Fu, W. Zhang, T. Liu, H. Yoshikawa, K. Awaga, R. G. Xiong, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18487-18490.
108. S. Horiuchi, Y. Tokunaga, G. Giovannetti, S. Picozzi, H. Itoh, R. Shimano, R. Kumai, Y. Tokura, Nature 2010, 463, 789-793.
109. Y. Zhang, W. Zhang, S. H. Li, Q. Ye, H. L. Cai, F. Deng, R. G. Xiong, S. P. D. Huang, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11044-11049.
110. K. Aizu, Phys. Rev. 1966, 146, 423-429.
111. W. Haase, S. Wrõbel, Relaxation Phenomena: Liquid Crystals, Magnetic Systems, Polymers, High-TC Superconductors, Metallic Glass, Springer, Berlin, Heidelberg, 2003.
112. A. K. Jonscher, Dielectric Relaxation in Solids, Chelsea Dielectrics Press, London, 1983.
113. Z. W. Yin, Physics of Dielectrics (in Chinese), 2nd ed., Science Press, Beijing, 2003.
114. Collect software, Nonius B. V., Delft, The Netherlands, 1998
115. HKL2000 and maXus softwares, University of Glasgow, Scotland, UK, Nonius B. V., Delft, The Netherlands and MacScience Co. Ltd., Yokohama, Japan, 2000.
116. CrysAlisPro software, Agilent Technologies UK Ltd., Oxford, UK, 2012.
117. G. M. Sheldrick, SHELX-97, Program for Crystal Structure Determination, University of Göttingen, Germany, 1997.