金属 - 有机骨架的自组装    来源：西北大学

   西北大学的科学家利用两个简单的构建模块构造了一种结构复杂的材料，这也是迄今为止密度最低的金属 - 有机框架。

  在这些科学家开发的设计规则指导，铀原子和有机连接子定向自组装成一个美丽的晶体，这个晶体拥有疏松的大而通风的气孔的3-D网状结构。这些气孔非常宽敞，科学家们已经在一个孔隙里安置了一个大体积的酶 —一个不小的成就。这表明这种晶体材料可作为酶的保护性支架。

  引导这次研究的温伯格艺术与科学学院化学研究教授Omar K. Farha说：“我们正在进行单个原子精度级别的研究，我们的材料从单个原子的水平开始，以埃为单位测量，并以数百微米级结束，我们可以用肉眼看见小晶体，然后用镊子夹住这些小晶体。”

  该项研究在5月12日发表于“科学”杂志期刊上。尽管该材料是由周期表中最重的元素之一的铀制成的，但是其质地非常的轻 （科学家们使用了铀238，一种非放射性同位素）。在这种结构中，铀原子彼此离得很远，金属 - 有机骨架（MOF）与任何竞争对手相比都是最低密度的。

  专门从事催化，感测和存储应用的MOF的合理设计的Farha说：“这是违反直觉的。这种材料之前没有被发现或预测过。尽管其开始的简单，我们的MOF结构具有无与伦比的复杂结构。而且我们只是触及用简单的模块构建复杂结构的浅层表面。”

  Farha说：“该发现揭示了为简单构建块开放、复杂结构自组装制定一般设计规则的潜力，同时也突出了锕系元素在材料合成中的潜力。”

  研究人员现在可以应用自下而上的全新设计规则来合成具有预先设计和可预测的复杂结构的各种新型材料。

  金属有机骨架是有序的晶格状晶体。 晶格的节点是金属与有机分子连接的节点。 名为NU-1301的新MOF仅由铀氧化物节点和三羧酸酯有机连接体组成。这种简单的成分结构使得MOF在工业上具有实用性。

  NU-1301除了具有结构复杂性外，也具有非常高的表面积、孔体积和水分保持性，并且可根据其尺寸和电荷分离小有机分子和大生物分子或酶。

  每个元件单元（三维重复创建晶体结构的基本单元）是由816个铀节点和816个有机接头组成。一个元件单元跨越测量173埃，并且不断重复。元件单元组装成五边形和六边形，最终生长成可达四分之一毫米宽的晶体。

更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注国家材料腐蚀与防护科学数据中心http://www.ecorr.org