来源：X-MOL
要从微观层面理解质子传导，就需要超越静态的晶体学描述，去捕捉氢键网络的动态行为。然而，大多数现有技术只能探测有限或离散的频率窗口，无法连续观察控制固体中质子传输的分子运动。本文采用三种具有不同六聚体水簇的镨基配位聚合物——{[Pr（pda）（H2O）4Ce（pda）2（H2pda）]·7H2O}n （Pr-Ce-H2pda-H2O，H2pda = 2,6-吡啶二羧酸）、{[Pr（pda）（Hpda）（H2O）2]·4H2O}n （Pr-hpda-H2O） 和 {[Pr2（pda）3（H2O）3]·H2O}n （Pr-pda-H2O）——作为模型体系，阐明氢键网络动力学与质子传输之间的关系。通过结合质子电导率测量和宽带介电谱，我们建立了水簇集体介电弛豫与质子转移活化能垒在同一温度范围内的直接关联。研究结果表明，质子传导受氢键网络重排能力和路径连续性之间关键动力学平衡的制约。氢键网络的弛豫速度适中且缓慢有利于O-H键的重组和氢键的重新取向，从而降低质子转移的活化能；而弛豫速度过快则会破坏网络连续性并阻碍质子跃迁，导致活化能垒升高。相反，未观察到弛豫现象则反映出氢键网络基本处于静态状态，缺乏优化质子传输所需的动态适应性，因此表现出中等活化能。此外，Pr-Hpda-H₂O体系中质子传导活化能的分段拟合的必要性直接促使我们重新审视Grotthuss机制在固态体系中的适用性。这些发现表明，固态质子传导并非仅仅源于静态结构路径，而是源于氢键网络拓扑结构与动态重组之间的最佳相互作用。这项工作为理解质子传导机制提供了一个动态框架，并为合理设计先进的质子传导材料提供了新的指导。