5月11日，南京工業大學金萬勤教授團隊等通過數學、化學、材料等多學科的交叉研究，構筑了具有完美晶格孔的金屬有機骨架(MOF)分離膜，可實現高效分子篩分。
MOF是新一代分子篩膜材料，制備具有完美晶格孔的MOF膜仍然面臨著巨大挑戰，長期以來一直未能取得突破。金萬勤團隊等通過數學、化學、材料等多學科的交叉研究，發現幾何學中的球致密堆積問題，可用于指導構筑完美的MOF晶格及其分離膜。他們建立了預測晶格缺陷的概率模型，并提出了高概率理論配位策略，通過控制膜合成條件增加有機配體和金屬團簇間的碰撞概率，構筑了無晶格缺陷的完美晶體膜結構。
他們利用超低劑量高分辨電子顯微成像技術，首次直接觀察到MOF膜中的晶格缺陷及其被消除后的完美晶格結構。實驗結果表明，無晶格缺陷的MOF膜僅允許小于晶格孔的分子快速通過，而大于晶格孔的分子或離子被截留，從而實現了水和離子的高效分離，以及性能高于文獻報道1~2個數量級的甲醇/碳酸二甲酯共沸物分離，極具工業應用前景。
受幾何學啟發提出的高概率理論配位策略，不僅實現了完美晶格孔道的成功構筑及其高效分子尺度分離，還為精確操縱晶格缺陷以調控亞納米限域空間尺寸及其分子傳輸提供了新路徑。該工作也為探索多學科交叉研究創造先進材料提供了范式參考。
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