
麥克默瑞提克(上海)儀器有限公司

已認(rèn)證
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2025 年 10 月 8 日北京時(shí)間 17 時(shí) 45 分許,瑞典皇家科學(xué)院決定將 2025 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予北川進(jìn)(Susumu Kitagawa)、理查德·羅布森(Richard Robson)以及奧馬爾·M.亞吉(Omar M. Yaghi)三位科學(xué)家,以表彰其在金屬有機(jī)框架開發(fā)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。他們創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)——金屬有機(jī)框架(metal-organic frameworks,MOF)——包含巨大的孔穴,分子可以在其中進(jìn)出。研究人員已利用它們從沙漠空氣中收集水分、提取水中的污染物、捕獲二氧化碳,以及儲(chǔ)存氫氣。
MOF:一間迷人且極其寬敞的“單間公寓”
諾獎(jiǎng)揭曉,金屬有機(jī)框架(MOF)站在了聚光燈下。諾貝爾官方用一個(gè)比喻來形容它:一間迷人且極其寬敞的“單間公寓”。金屬有機(jī)框架材料具有非凡的實(shí)用性,這類材料的結(jié)構(gòu)專門用于捕獲二氧化碳、從水中分離全氟烷基物質(zhì)(PFAS)、在人體內(nèi)遞送藥物或處理劇毒氣體。有些材料則能吸附水果釋放的乙烯氣體,從而延緩其成熟過程;還有一些能包裹住可分解環(huán)境中抗生素殘留的酶。目前化學(xué)家們已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)出數(shù)以萬計(jì)的不同 MOF 材料,從而推動(dòng)了眾多嶄新的化學(xué)奇跡的誕生。
? Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
“金屬有機(jī)框架具有巨大的潛力,為實(shí)現(xiàn)具有新功能的定制化材料帶來了前所未有的機(jī)遇。”諾貝爾化學(xué)委員會(huì)主席海納·林克說。
奧馬爾·M.亞吉(Omar M. Yaghi)與他的 MOF 探索之旅
奧馬爾·M.亞吉 (Omar M. Yaghi),1965 年出生于約旦安曼。1990 年于美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校獲博士學(xué)位。他曾歷任美國亞利桑那州立大學(xué)助理教授、密歇根大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校教授,2012 年轉(zhuǎn)至加利福尼亞大學(xué)伯克利分校,現(xiàn)任 James 和 Neeltje Tretter 化學(xué)教授。他是伯克利全球科學(xué)研究所的創(chuàng)始所長。亞吉開創(chuàng)了網(wǎng)狀化學(xué)領(lǐng)域,涉及通過強(qiáng)鍵將分子構(gòu)建塊縫合在一起以形成開放的框架。他最知名的工作是 MOF 的設(shè)計(jì)、合成、應(yīng)用和普及。
1999 年,亞吉向世界展示了 MOF-5,從而在金屬有機(jī)框架的發(fā)展中樹立了下一個(gè)里程碑。這種材料的立方空間內(nèi)隱藏著巨大的表面積。幾克 MOF-5 的表面積相當(dāng)于一個(gè)足球場,這意味著它可以比沸石吸收更多的氣體。
奧馬爾·亞吉在 2002 年和 2003 年為金屬有機(jī)框架的基底砌上了最后的磚石。他展示了以合理的方式修飾和改變 MOF,賦予它們不同性質(zhì)的可能性。他其中一項(xiàng)工作是制造了 16 種 MOF-5 的變體,其孔穴比原始材料更大或更小。此后,金屬有機(jī)框架席卷了世界。
亞吉教授工作中的 Micromeritics 身影
在多孔材料與框架化學(xué)的前沿研究中,精準(zhǔn)表征材料的比表面積、孔徑分布與氣體吸附性能,是推動(dòng)材料設(shè)計(jì)與應(yīng)用突破的關(guān)鍵。我們有幸在亞吉教授及其團(tuán)隊(duì)的多項(xiàng)開創(chuàng)性工作中見到了 Micromeritics 不同型號的比表面與孔徑分析儀的身影。其使用麥克產(chǎn)品評估合成的共價(jià)有機(jī)框架與金屬有機(jī)框架材料的性能,為材料的結(jié)構(gòu)驗(yàn)證與功能開發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。
在發(fā)表于 Nature Chemistry 的研究中,亞吉教授團(tuán)隊(duì)使用了 Micromeritics ASAP 2020 對 COF-10、COF-102 等材料進(jìn)行了氨氣吸附測試,揭示了其卓越的氨氣捕獲能力與循環(huán)穩(wěn)定性。該儀器在 77K 下完成 N? 吸附分析,精確計(jì)算出材料孔道比表面積,并結(jié)合 NLDFT 模型分析孔徑分布,為理解 COF 材料在不同氣體環(huán)境下的吸附行為提供了關(guān)鍵依據(jù)。
*DOI: 10.1038/nchem.548 論文部分內(nèi)容節(jié)選
在另一項(xiàng)發(fā)表于 Science 的關(guān)于高配位共價(jià)有機(jī)框架的研究中,亞吉團(tuán)隊(duì)使用 Micromeritics 3Flex 與 ASAP 2420 測定了 BP-COF 系列材料在 77K 和 87K 下對 N?、Ar、H? 和 CO? 的吸附等溫線,并結(jié)合 DFT 理論模型精確解析其孔徑結(jié)構(gòu)與比表面積。這些數(shù)據(jù)不僅驗(yàn)證了理論模擬的結(jié)構(gòu)模型,也為后續(xù)探索其在氫氣儲(chǔ)存、二氧化碳捕集等能源與環(huán)境應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
*DOI: 10.1126/science.abd6406 論文部分內(nèi)容節(jié)選
此外,在 Nature Water 報(bào)道的 MOF-303 基大氣水收集器研究中,亞吉研究團(tuán)隊(duì)同樣借助 Micromeritics ASAP 2420 對 MOF-303 及其復(fù)合顆粒進(jìn)行了 N? 吸附分析,確認(rèn)其高比表面積與多孔結(jié)構(gòu),為理解其高效吸水-釋水機(jī)制提供了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。
論文部分內(nèi)容節(jié)選
Micromeritics 的全線產(chǎn)品以其高精度、多功能與可靠性,成為亞吉教授極其團(tuán)隊(duì)在開發(fā)新型多孔材料過程中不可或缺的工具。從氣體吸附到水蒸氣捕獲,從結(jié)構(gòu)表征到性能優(yōu)化,這些儀器為其在能源、環(huán)境與水資源等領(lǐng)域的重大突破提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)保障,是推動(dòng)框架化學(xué)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的“數(shù)據(jù)引擎”。
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