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新晉諾獎(jiǎng)得主奧馬爾·亞基演講：網(wǎng)狀化學(xué)——?dú)夂蜃兣慕鉀Q方案(3)

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2025-10-09 17:22:41  一起來(lái)嘮科



空氣中含有氮?dú)?、氧氣、水和其它分子，它們的含量與二氧化碳的含量不同。那么我們?nèi)绾螐目諝庵兄惶崛〕龆趸蓟蛩肿幽?？這是難點(diǎn)所在。而化學(xué)元素周期表可以賦予我們答案。



我們的方法是，將分子重新連接在一起組合成新的材料。



我來(lái)舉個(gè)例子。我們選用的材料都是常見(jiàn)材料，包括有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料。






這里展示的是塑料遮陽(yáng)材料的組成部分，將這些組成部分重新結(jié)合制成全新的材料，也就是



金屬有機(jī)框架材料（MOFs）


。這就是它的化學(xué)結(jié)構(gòu)。有機(jī)結(jié)構(gòu)作為支撐無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)起到連接作用，從而制成金屬有機(jī)框架。藍(lán)色的是金屬氧化物，最左邊的材料是有機(jī)支撐結(jié)構(gòu)。黃色的球是內(nèi)部空間，這個(gè)空間可以鎖住二氧化碳或水分子。







真正的突破在于我們不僅可以制造這種材料，還可以在原子和分子上對(duì)其進(jìn)行改造。


我們與他人合作，在20世紀(jì)90年代中期發(fā)現(xiàn)了金屬有機(jī)框架，并且制造了幾十萬(wàn)種金屬有機(jī)框架材料，通過(guò)我們開(kāi)發(fā)的化學(xué)方法制成了這樣的材料。






接下來(lái)展示給大家看到的是其中一種MOF。它們是像小鉆石一樣的微型晶體。我們放大其中一個(gè)晶體，你可以肉眼看到它們。如果放大到分子級(jí)別來(lái)觀察，你會(huì)看到晶體內(nèi)部是框架式的結(jié)構(gòu)。這是一種非常開(kāi)放式的框架結(jié)構(gòu)，能夠讓氣體填滿內(nèi)部的空間，然后將氣體壓縮進(jìn)材料的孔隙中。氣體分子粘在內(nèi)部的孔隙中，比分子彼此粘在一起要更有優(yōu)勢(shì)。我們可以把氣體壓縮進(jìn)這些材料的孔隙中。

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