金屬 - 有機骨架的自組裝    來源：西北大學

     西北大學的科學家利用兩個簡單的構建模塊構造了一種結構復雜的材料，這也是迄今為止密度最低的金屬 - 有機框架。

    在這些科學家開發的設計規則指導，鈾原子和有機連接子定向自組裝成一個美麗的晶體，這個晶體擁有疏松的大而通風的氣孔的3-D網狀結構。這些氣孔非常寬敞，科學家們已經在一個孔隙里安置了一個大體積的酶 —一個不小的成就。這表明這種晶體材料可作為酶的保護性支架。

    引導這次研究的溫伯格藝術與科學學院化學研究教授Omar K. Farha說：“我們正在進行單個原子精度級別的研究，我們的材料從單個原子的水平開始，以埃為單位測量，并以數百微米級結束，我們可以用肉眼看見小晶體，然后用鑷子夾住這些小晶體。”

    該項研究在5月12日發表于“科學”雜志期刊上。盡管該材料是由周期表中最重的元素之一的鈾制成的，但是其質地非常的輕 （科學家們使用了鈾238，一種非放射性同位素）。在這種結構中，鈾原子彼此離得很遠，金屬 - 有機骨架（MOF）與任何競爭對手相比都是最低密度的。

    專門從事催化，感測和存儲應用的MOF的合理設計的Farha說：“這是違反直覺的。這種材料之前沒有被發現或預測過。盡管其開始的簡單，我們的MOF結構具有無與倫比的復雜結構。而且我們只是觸及用簡單的模塊構建復雜結構的淺層表面。”

    Farha說：“該發現揭示了為簡單構建塊開放、復雜結構自組裝制定一般設計規則的潛力，同時也突出了錒系元素在材料合成中的潛力。”

    研究人員現在可以應用自下而上的全新設計規則來合成具有預先設計和可預測的復雜結構的各種新型材料。

    金屬有機骨架是有序的晶格狀晶體。 晶格的節點是金屬與有機分子連接的節點。 名為NU-1301的新MOF僅由鈾氧化物節點和三羧酸酯有機連接體組成。這種簡單的成分結構使得MOF在工業上具有實用性。

    NU-1301除了具有結構復雜性外，也具有非常高的表面積、孔體積和水分保持性，并且可根據其尺寸和電荷分離小有機分子和大生物分子或酶。

    每個元件單元（三維重復創建晶體結構的基本單元）是由816個鈾節點和816個有機接頭組成。一個元件單元跨越測量173埃，并且不斷重復。元件單元組裝成五邊形和六邊形，最終生長成可達四分之一毫米寬的晶體。

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責任編輯：殷鵬飛

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