新闻网讯（通讯员曾家昱）近日，《化学研究评述》（Accounts of Chemical Research）在线发表化学与分子科学学院邓鹤翔教授团队在金属有机框架材料（Metal-Organic framework,MOF）领域的综述论文，总结了课题组十年来在MOF的设计与合成方向的研究成果，首次提出并探讨了由分子构筑孔材料的孔径尺寸极限。
该论文题目为“Space Exploration of Metal−Organic Frameworks in the MesoporeRegime”（《金属有机框架在介观尺度的空间探索》），第一作者为武汉大学化学与分子科学学院博士后胡高力和苏州大学副教授刘琦，通讯作者为邓鹤翔教授。
MOF作为由分子构筑的一类新型晶态孔材料，能提供定制化的孔环境，与客体分子相互作用，广泛应用于气体的吸附、分离和转化领域。而将孔径扩大到介孔区间(2- 50nm)，有利于更大尺寸客体分子的引入，如纳米颗粒、药物分子、蛋白质和核酸等。孔道尺度的拓展将极大丰富限域空间内可发生的化学反应类型（图1），而介孔MOF的创制为此方向的发展提供了重要的物质基础。
几何角度探究多面体尺寸与构筑单元的相关性。随着三维空间尺寸逐步增大，晶态孔材料应用范围不断扩展
在本综述中，作者从“小配体制备大尺寸介孔”这一设计理念出发，总结了几种介孔MOF的设计策略，包括环的扩展与组合，增加顶点数目及减少配体连接数，基于高扩展效率的多面体的同拓扑扩展法，以及配体的部分移除与替换策略，持续推动介孔MOF的尺寸边界不断拓展。接着，作者首次提出“利用分子构筑三维空间是否存在孔径极限？”这一孔材料设计的基础问题，并从几何学的基本原理出发进行思考，结合化学键的本质开展探究，揭示了在二维环和三维多面体中，孔径大小与其顶点、边、连接性以及扩展效率之间的几何联系。进一步，结合MOF的实际合成中化学键形成的热力学因素，即在结晶过程中晶格能与分子的自由度的平衡，作者初步估算了一系列多面体的尺寸边界，以及一根化学键能支撑的曲面面积，揭示了这些数值与不同多面体的孔径极限的关系为MOF中构建更大的介孔空间提供了理论指导。最后，作者展示了介孔MOF在生物大分子负载、输运和转化方面的应用潜力。
该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.accounts.4c00633
（编辑：肖珊）
