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诺奖揭晓:分子“积木”搭出未来材斘/div>

诺奖揭晓:分子“积木”搭出未来材斘/span>

2025年诺贝尔化学奖的归属,让一个拗口的名词走进大众视野——金属有机框架(MOF)。日本学者北川进、澳大利亚学者罗伯森与约旦裔美国学者亚吉,因开创这种“分子建筑术”共享殊荣、/span>

诺贝尔委员会用《哈利波特》的比喻道出其神奇:“一小撮MOF就像赫敏的魔法手提包,小小体积能装下海量物质”。这种以金属离子为“基石”、有机分子为“连杆”搭成的多孔晶体+strong>孔隙率最高可辽/strong>90%+/span>1克材料的表面积,足以覆盖一座足球场、/span>

从实验室质疑到改变世界:MOF皃/span>36年进化史

1989年,罗伯森借鉴晶体化学思路,用铜离子与四臂有机分子搭出首个有序多孔结构,却因稳定性差被学界质疑“中看不中用”、/span>

1995年,亚吉正式提出“金属有机框架(MOF)”概念,成功合成出首个稳定的MOF样品,用实验证明这种“分子房子”能精准收纳分子,为MOF的实用化研究打开了大门、/span>

进入21世纪初,北川进团队聚?/span>MOF的性能突破,成功攻克“结构柔性”难题——通过调控材料的孔道设计,?/span>MOF能像海绵般“呼吸”,借助孔道的伸缩实现对特定物质的吸附与释放。这一突破性进展,直接推动MOF从实验室理论研究走向产业应用阶段、/span>

2010年,MOFs材料首次用于工业尾气碳捕集,此时,气体吸附表征仪器为MOFs材料的碳吸附性能测试提供了精准数据支撑,确保材料满足工业应用标准、/span>

2023年,世界最?/span>MOF碳捕集设施在我国新疆建成,通过捕集天然气提纯过程中皃/span>CO2,助力年提纯天然氓/span>3000万方,成为该项目落地的核心支撑、/span>

现在进行时:MOF已悄悄改变生洺/span>

应用合成(2).png

MOFs材料应用领域

碳中和的“吸碳海绵“/span>MOFs材料对二氧化碳的吸附量是传统材料皃/span>3倍,上海科技大学章跃标团队研发的MOFs材料,能从电厂烟气中高效捕集CO2,成本降位/span>40%、/span>

沙漠里的“造水神器“/span>在塔克拉玛干沙漠+/span>MOF空气集水装置靠太阳光驱动,每天每平方米可收集20升饮用水,解决采油工人的饮水难题、/span>

芯片界的“离子新宠“/span>华人团队?/span>MOF造出“流体芯片”,在纳米孔道中生长皃/span>MOF晶体形成“离子迷宫”,能像晶体管般控制质子流动,还具备类脑记忆功能,为突破硅芯片瓶颈提供新思路、/span>

医学中的“纳米卡车“/span>载有肿瘤药物皃/span>MOF“卡车”可精准定位病灶,在肺癌治疗实验中,药物利用率提升至传统方法皃/span>5倍,副作用降位/span>70%、/span>

未来展望9/span>MOF的下一个黄金十平/span>

?/span>MOF技术突破上+/span>AI正成为研发加速的关键力量,通过机器学习预测MOF结构与性能,能将研发周期从数年大幅缩短至数月。同时,在低成本量产方面,用工业废料替代稀有金属配体后+/span>MOFs材料成本已降臲/span>2010年的1/20,为规模化应用奠定基础、/span>

MOFs材料应用场景的拓展同样值得期待。在太空探索领域+/span>NASA已计划利?/span>MOFs材料,从火星大气中提取氧气与水,为深空探测任务提供资源保障、/span>

不过+/span>MOF技术发展仍面临挑战,成本高、规模化合成难仍是核心瓶颈,导致其工业应用目前还集中在高端领域、/span>MOF技术从实验室走向产业、从高端走向民用,离不开精准仪器的全程支撑——这种“仪器赋能材料进化”的逻辑,正?/span>MOF技术实现突破的核心底层逻辑、/span>

材料革命背后的“仪器桥梁“/span>

仍/span>1989年的偶然发现,到2025年荣膺诺贝尔化学奖,MOF的进化史深刻印证了一句话:“好材料从来不是发现的,而是设计出来的”。这种如乐高积木般可定制的多孔晶体,正在能源、医疗、电子等领域撕开创新缺口,而这一切突破的背后,离不开北京精微高博仪器有限公司(以下简称:精微)这样的仪器企业用精密技术搭建的“仪器桥梁”——从实验室的基础研究到产业端的规模化应用,仪器设备始终是MOFs材料突破瓶颈的关键支撑、/span>

?/span>MOFs合成制备阶段,精微的高精?/span>X射线衍射仪能精准测定MOF晶体的晶格参数与物相纯度,为MOF晶体结构解析提供关键数据支撑,帮助科研人员揭开材料的分子奥秘、/span>

针对MOFs材料不同应用场景的性能测试需求,精微仪器可提供定制化技术支持:

l高低温、耐强腐蚀表征设备支撑太空?/span>MOFs材料的极端环境测试;

l动态蒸汽吸附仪模拟严苛条件测试MOFs材料的耐候性与吸水性,以保障沙漠中MOF空气集水装置的稳定工作;

l高压气体吸附仪为MOFs基储氢材料(氢能存储密度达液态氢80%)提供储氢性能测试支持:/span>

l动态气体吸附与解析监测仪器能够开展居家场?/span>MOF空气净化器(去除甲醛、捕莶/span>PM2.5)的净化性能长期稳定性测试、/span>

进入规模化生产阶段,MOFs材料需突破“量产效率”与“成本控制”双重挑战,精微的工业化合成反应装置恰好切中需求核心,既能在量产中优化生产工艺、保障质量稳定,又能针对“工业废料替代稀有金属配体”这一降本关键路径,提供参数调控与质量把控的精准技术支持,丹/span>MOFs材料快速实现产业化落地扫清障碍、/span>

或许再过十年,当我们日常使用MOF空气净化器过滤室内甲醛,驾驵/span>MOF储氢车穿梭在城市街巷,当火星基地皃/span>MOF装置稳定产出氧气与饮用水时,人们会想赶/span>2025年诺贝尔化学奖台上那看似微小的分子“积木”,更会记得:每一种改变世界的新材料背后,都有像精微这样的仪器企业,用精密技术搭建起从实验室到产业的“仪器桥梁”,让未来材料的蓝图,一步步变成触手可及的日常、/span>

若您想进一步了觢/span>MOFs材料表征仪器,或需定制专属仪器适配方案,欢迎随时垂询!精微将为您提供专业技术支持,电话热线9/span>400-600-5039、/span>


精微高博 2025-10-24 | 阅读?87

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