几克材料就能拥有相当于一个足球场大小的表面积 科学上的先驱探索往往需要后继者的

金旋你好的 2025-10-10 00:19:40

几克材料就能拥有相当于一个足球场大小的表面积 科学上的先驱探索往往需要后继者的接力才能绽放光彩。罗布森的愿景最终由北川进和奥马尔·M·亚吉变成了现实。在1992年至2003年间,这两位科学家分别取得了一系列突破性的发现,为金属有机框架的稳固和实际应用奠定了坚实基础。 北川进的研究展示了气体可以自由流入和流出金属有机框架而不破坏其整体结构,这揭示了材料的一个关键特性——柔性,有些金属有机框架在吸附或释放气体时甚至会发生可逆的形变,能伸缩而不破坏既有框架,仿佛在“呼吸”。他还于1997年成功制备出由开放通道交叉形成的稳定三维金属有机框架,证明了这类材料既能够保持结构稳定,又能够执行特定的功能。 与此同时,奥马尔·M·亚吉则在追求一种更为雄心勃勃的目标:通过理性设计来构建材料。1995年,他在《自然》杂志上发表论文,正式提出了金属有机框架的基本概念。他的突破性成就于1999年到来,那就是经典的MOF-5的合成。这是一种异常宽敞和稳定的分子构造,其内部空间巨大,并且能在300摄氏度的高温下保持稳定,即使处于空的状态也不会坍塌。 MOF-5的表面积达到了惊人的水平,几克材料就能拥有相当于一个足球场大小的表面积,这使其能够比传统的沸石等材料吸收更多的气体。亚吉还进一步发展了“网状化学”的概念,为如何系统性地设计和调控这些分子框架提供了理论框架。这使得化学家能够像建筑师绘制蓝图一样,在合成前就精确规划材料的拓扑结构和功能。 金属有机框架的出现,彻底改变了传统化学的研究思路。它不仅仅意味着一类新材料的诞生,更代表了一种方法论的突破——化学家从此可以在分子层面主动地“规划空间”,用理性设计和精确计算取代以往依赖偶然发现的试错式探索。正如诺贝尔化学委员会评委、斯德哥尔摩大学结构化学系教授邹晓冬所指出的,获奖者首次实现了金属离子与有机分子的有序结合,成功设计出具有较大孔洞的晶体结构,为合成具有可控空间的化合物提供了新方法。 那么,这种能够“创造空间”的“分子建筑”究竟能为我们做些什么呢? 其应用前景之广阔,正是它获得诺贝尔奖青睐的重要原因。今天,全球化学家已经构建出数以万计、甚至超过八万八千种不同的金属有机框架材料,每一种都有其独特的结构和功能,为解决人类面临的重大挑战提供了全新的工具。

0 阅读:1
金旋你好的

金旋你好的

感谢大家的关注