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諾獎揭曉：分子“積木”搭出未來材料

2025年諾貝爾化學獎的歸屬，讓一個拗口的名詞走進大眾視野——金屬有機框架（MOF）。日本學者北川進、澳大利亞學者羅伯森與約旦裔美國學者亞吉，因開創這種“分子建筑術”共享殊榮。

諾貝爾委員會用《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，小小體積能裝下海量物質”。這種以金屬離子為“基石”、有機分子為“連桿”搭成的多孔晶體，孔隙率最高可達90%，1克材料的表面積，足以覆蓋一座足球場。

從實驗室質疑到改變世界：MOF的36年進化史

1989年，羅伯森借鑒晶體化學思路，用銅離子與四臂有機分子搭出首個有序多孔結構，卻因穩定性差被學界質疑“中看不中用”。

1995年，亞吉正式提出“金屬有機框架（MOF）”概念，成功合成出首個穩定的MOF樣品，用實驗證明這種“分子房子”能精準收納分子，為MOF的實用化研究打開了大門。

進入21世紀初，北川進團隊聚焦MOF的性能突破，成功攻克“結構柔性”難題——通過調控材料的孔道設計，讓MOF能像海綿般“呼吸”，借助孔道的伸縮實現對特定物質的吸附與釋放。這一突破性進展，直接推動MOF從實驗室理論研究走向產業應用階段。

2010年，MOFs材料首次用于工業尾氣碳捕集，此時，氣體吸附表征儀器為MOFs材料的碳吸附性能測試提供了精準數據支撐，確保材料滿足工業應用標準。

2023年，世界最大MOF碳捕集設施在我國新疆建成，通過捕集天然氣提純過程中的CO₂，助力年提純天然氣3000萬方，成為該項目落地的核心支撐。

現在進行時：MOF已悄悄改變生活

MOFs材料應用領域

碳中和的“吸碳海綿”MOFs材料對二氧化碳的吸附量是傳統材料的3倍，上海科技大學章躍標團隊研發的MOFs材料，能從電廠煙氣中高效捕集CO₂，成本降低40%。

沙漠里的“造水神器”在塔克拉瑪干沙漠，MOF空氣集水裝置靠太陽光驅動，每天每平方米可收集20升飲用水，解決采油工人的飲水難題。

芯片界的“離子新寵”華人團隊用MOF造出“流體芯片”，在納米孔道中生長的MOF晶體形成“離子迷宮”，能像晶體管般控制質子流動，還具備類腦記憶功能，為突破硅芯片瓶頸提供新思路。

醫學中的“納米卡車”載有腫瘤藥物的MOF“卡車”可精準定位病灶，在肺癌治療實驗中，藥物利用率提升至傳統方法的5倍，副作用降低70%。

未來展望：MOF的下一個黃金十年

在MOF技術突破上，AI正成為研發加速的關鍵力量，通過機器學習預測MOF結構與性能，能將研發周期從數年大幅縮短至數月。同時，在低成本量產方面，用工業廢料替代稀有金屬配體后，MOFs材料成本已降至2010年的1/20，為規模化應用奠定基礎。

MOFs材料應用場景的拓展同樣值得期待。在太空探索領域，NASA已計劃利用MOFs材料，從火星大氣中提取氧氣與水，為深空探測任務提供資源保障。

不過，MOF技術發展仍面臨挑戰，成本高、規模化合成難仍是核心瓶頸，導致其工業應用目前還集中在高端領域。MOF技術從實驗室走向產業、從高端走向民用，離不開精準儀器的全程支撐——這種“儀器賦能材料進化”的邏輯，正是MOF技術實現突破的核心底層邏輯。

材料革命背后的“儀器橋梁”

從1989年的偶然發現，到2025年榮膺諾貝爾化學獎，MOF的進化史深刻印證了一句話：“好材料從來不是發現的，而是設計出來的”。這種如樂高積木般可定制的多孔晶體，正在能源、醫療、電子等領域撕開創新缺口，而這一切突破的背后，離不開北京精微高博儀器有限公司（以下簡稱：精微）這樣的儀器企業用精密技術搭建的“儀器橋梁”——從實驗室的基礎研究到產業端的規模化應用，儀器設備始終是MOFs材料突破瓶頸的關鍵支撐。

在MOFs合成制備階段，精微的高精度X射線衍射儀能精準測定MOF晶體的晶格參數與物相純度，為MOF晶體結構解析提供關鍵數據支撐，幫助科研人員揭開材料的分子奧秘。

針對MOFs材料不同應用場景的性能測試需求，精微儀器可提供定制化技術支持：

l  高低溫、耐強腐蝕表征設備支撐太空級MOFs材料的極端環境測試；

l  動態蒸汽吸附儀模擬嚴苛條件測試MOFs材料的耐候性與吸水性，以保障沙漠中MOF空氣集水裝置的穩定工作；

l  高壓氣體吸附儀為MOFs基儲氫材料（氫能存儲密度達液態氫80%）提供儲氫性能測試支持；

l  動態氣體吸附與解析監測儀器能夠開展居家場景MOF空氣凈化器（去除甲醛、捕獲PM2.5）的凈化性能長期穩定性測試。

進入規模化生產階段，MOFs材料需突破“量產效率”與“成本控制”雙重挑戰，精微的工業化合成反應裝置恰好切中需求核心，既能在量產中優化生產工藝、保障質量穩定，又能針對“工業廢料替代稀有金屬配體”這一降本關鍵路徑，提供參數調控與質量把控的精準技術支持，為MOFs 材料快速實現產業化落地掃清障礙。

或許再過十年，當我們日常使用MOF空氣凈化器過濾室內甲醛，駕駛MOF儲氫車穿梭在城市街巷，當火星基地的MOF裝置穩定產出氧氣與飲用水時，人們會想起2025年諾貝爾化學獎臺上那看似微小的分子“積木”，更會記得：每一種改變世界的新材料背后，都有像精微這樣的儀器企業，用精密技術搭建起從實驗室到產業的“儀器橋梁”，讓未來材料的藍圖，一步步變成觸手可及的日常。

若您想進一步了解MOFs材料表征儀器，或需定制專屬儀器適配方案，歡迎隨時垂詢！精微將為您提供專業技術支持，電話熱線：400-600-5039。