生物组织表面的褶皱在过滤和吸收营养物质方面发挥着重要作用。在超薄二维（2D）材料中，褶皱是一种普遍存在现象。最近的研究表明，氧化石墨烯膜表面的褶皱结构为分子传输提供了多重通道，从而有效提高物质分离效率。因此，对2D材料中的褶皱结构进行调控，对物质传输和分离具有重要意义。然而，在纳米尺度上系统地对褶皱进行调控仍是具有挑战性的难题。

近日，南京师范大学的古志远教授团队对超薄2D金属有机框架（MOFs）纳米片中的褶皱结构进行调控。采用一系列不同长度的烷烃链羧酸合成带有褶皱的Zr-BTB纳米片，率先精确表征了其褶皱孔隙，将其应用于高分辨气相色谱（GC）分离。

首先，制备了不同褶皱程度的MOF纳米片。采用了不同长度的调节剂，包括甲酸（C₁）、乙酸（C₂）、丙酸（C₃）、丁酸（C₄）、戊酸（C₅）和辛酸（C₈），合成了Zr-MOF（Zr-BTB，BTB=1,3,5-（4-羧基苯基）苯）。具有超薄厚度的Zr-BTB-C_X（Zr-BTB-C₁、Zr-BTB-C₂、Zr-BTB-C₃、Zr-BTB-C₄、Zr-BTB-C₅和Zr-BTB-C₈）纳米片表现出连续的亲水性/疏水性。

其次，精准表征了MOF纳米片的褶皱结构。在高角环形暗场（HAADF），可以观察到代表Zr₆簇的白点规则排列，符合Zr-BTB纳米片的拓扑结构。同时，可以清楚观察到部分区域出现了有规律的晶格畸变。作者率先建立了与HAADF图对应的褶皱孔隙模型，确认了该现象为纳米褶皱结构带来的晶格错位。对褶皱尺寸进行统计后发现，随着烷基链长度的增加，Zr-BTB-C₂、Zr-BTB-C₃、Zr-BTB-C₄中产生的褶皱尺寸逐渐增大。这可能是由于MOF表面修饰的烷基链增长，MOF-MOF之间的相互作用增强，而MOF-溶剂之间的相互作用减弱，促使纳米片产生不同尺寸的褶皱结构。分子动力学（MD）计算表明，随烷烃链增长，纳米片之间的范德华作用增强，氢键个数增多，且密度泛函理论（DFT）计算得出溶剂分子乙醇与骨架之间的吸附能随链长增长而减小，这进一步从理论上说明了两种作用协同有利于产生不同尺寸的褶皱结构。

此外，对MOF纳米片的褶皱孔隙进行表征。Zr-BTB纳米片的氮气吸-脱附曲线为I型+回滞环复合曲线，表明结构中具有纳米片固有的微孔结构，同时还有褶皱堆积产生的大孔孔隙。随着纳米片中褶皱尺寸增大，氮气吸附量逐渐增加，展现出更高的大孔比例。

最后，将褶皱纳米片作为气相色谱固定相，用于异构体的高分辨分离。Zr-BTB-C₄具有合适的褶皱结构，为待测物提供了有效的扩散孔隙和作用位点，实现3组取代苯异构体的高效分离，并展现出良好的稳定性和重复性。这些结果表明，该策略为新功能材料的合成提供了一种的新方法，也为新型色谱固定相材料开发提供了新途径。