金屬有機(jī)框架有啥用 為化學(xué)創(chuàng)造“新空間”(2)
為羅布森的愿景奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的是北川進(jìn)和奧馬爾·M·亞吉。1992年至2003年間，他們分別取得了一系列突破性成果。北川進(jìn)證明氣體可以自由進(jìn)出金屬有機(jī)框架而不破壞結(jié)構(gòu)，揭示了其柔性特征；奧馬爾·M·亞吉?jiǎng)t創(chuàng)造出高度穩(wěn)定的金屬有機(jī)框架，并證明可以通過理性設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，使其具備新的理想性能。1999年，奧馬爾·M·亞吉合成出經(jīng)典的MOF-5材料，其內(nèi)部空間巨大且能在300攝氏度下保持穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，化學(xué)家們已構(gòu)建出數(shù)以萬(wàn)計(jì)不同的金屬有機(jī)框架材料，其中許多材料有望幫助人類應(yīng)對(duì)重大挑戰(zhàn)。
諾貝爾化學(xué)委員會(huì)評(píng)委、斯德哥爾摩大學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)系教授鄒曉冬表示，這項(xiàng)成果是化學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)，獲獎(jiǎng)?wù)呤状螌?shí)現(xiàn)了金屬離子與有機(jī)分子的有序結(jié)合，成功設(shè)計(jì)出具有較大孔洞的晶體結(jié)構(gòu)，為合成具有可控空間的化合物提供了新方法。今天的研究者正利用這一技術(shù)，為人類面臨的資源、能源與環(huán)境挑戰(zhàn)尋找解決方案。
在環(huán)境領(lǐng)域，金屬有機(jī)框架材料能吸附二氧化碳，減少溫室氣體排放；能從水中分離出全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）等“永久污染物”；還能分解抗生素殘留及有害氣體。在能源領(lǐng)域，它們可用于儲(chǔ)存氫氣和甲烷，為新能源交通提供更安全高效的儲(chǔ)氣方式；還可用于催化反應(yīng)和電化學(xué)能量轉(zhuǎn)化。目前該領(lǐng)域研究正快速發(fā)展，全球已有大量科研團(tuán)隊(duì)投入其中。
金屬有機(jī)框架展現(xiàn)了化學(xué)的創(chuàng)造力與社會(huì)價(jià)值。三位獲獎(jiǎng)?wù)哂盟麄兊陌l(fā)現(xiàn)，為化學(xué)打開了一扇通向未來的“新大門”，讓分子的世界更寬廣，也讓人類在科學(xué)的空間中擁有了更多可能。
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