这个图片展示了3种在有机金属框架中气体的工作体制：（a）气体吸收物质在孔墙上的关系(绿色箭头)。 (b)气体吸收物质在孔中之间的相互反应 (蓝色箭头)。（c）气体分子在不同墙之间的相互反应 (红色箭头)。蓝色分子被吸收在孔内表面被吸收；黄色分子被吸收在孔的中心。图像：伯克利实验室

一个国际研究组的科学家们发展了一个叫“气体吸收结晶学”的科技去提供一个研究有机金属框架储存例如二氧化碳、氢气或者甲烷气体的新方法。这个新的观察拥有极大的内部表面积有机金属框架的方式可以帮助制造定制的有机金属框架去储存特定的物质，例如碳吸收、储存氢气或者天然气原料。

在这一点上我们只是在盲目的尝试设计有机金属框架，但是我们并没有正在了解为什么一个金属框架比另一个好的基本原因。伯克利国际研究中心的著名化学家Omer Yaghi说到。“我们的研究扩展了我们的思路，并且我们也思考了在有机金属框架中，气体和气体之间的相互关系以及气体进入超结晶格子是有机金属框架能够大量储存气体的主要原因。

1990年初Yaghi在亚利桑那州立大学首次发现了有机金属框架。他现在在伯克利材料科学部和UC伯克利化学部的科学家。同时他也是Kavli Energy纳米科学机构的主任。在最新的研究当中，Yaghi和来自斯德哥尔摩大学的化学家OsammuTerasaki ，以及一些来自中国、，美国、，韩国、沙特阿拉伯的合作者利用小角X射线技术研究气体吸收装置的界面。研究结果是发现了有机金属框架中结晶学技术揭开了气体分子之间的相互关系。

“这些气体之间的相互合作关系造成了一种有组织的现象，使金属框架当中出现了40纳米左右的聚集体。”Yaghi说到，“这些聚集体形成了有组织的超分子晶格结构，这种理论和过去有机金属框架随机的吸收气体形成了完全的对比。”Yaghi和Terasaki的研究成果已经发表在了《自然》杂志上。

自从Yaghi发明了有机金属框架后，数千种不同形态的有机金属框架已经被制造出来。一个代表性的有机金属框架是由金属氧化物作为中心，这个中心周围被有机分子所包围。这种结构形成了多孔的三维晶体结构。有机金属框架的基础结构变化性是十分丰富的，这个可以让科学家合成能吸收特定气体的有机金属框架，让金属框架成为有潜力的理想气体储存容器。

 “1克的有机金属框架拥有着10000平方米的表面积。就像蜜蜂住进蜂巢一样，有机金属框架不需要像储存压缩气体那样需要高压和低温。有机金属框架的多孔性可以跟气体分子相结合。Yaghi说到。

有机金属框架的选择性和储存能力是由气体分子被吸收的天然性质以及气体分子和有机金属框架组成分子的相互反应所决定的。科学家在气体分子和有机金属框架内部表面的相互作用已经做了大量的研究，气体和气体在有机金属框架的孔墙当中的相互作用直到最近才被发现。

通过运用小角度X射线技术，Yaghi和他的合作者发现了有机金属框架中孔填充的张力可以提升气体之间长距离的相互作用，这些现象导致了超分子晶格在不同孔之间的形成。

“我们现在能够追踪在多孔有机金属47当中气体分子吸收和释放的整个等温线。”Yaghi说到。“在所有的情况下，我们发现填充孔的毛细管状压缩可以增加在相邻孔范围之间的额外吸收领域，增加了气体吸收密度。“

在下一步的研究当中，Yaghi说他们会把这种新型的气体吸收晶体结构利用到其他的气体储存容器中，例如共价有机物框架或者沸石咪唑结构。

“我们想提供一个在多孔材料内部中不同气体是如何相互作用的。”Yaghi说到，“然后我们会把这些数据输入到电脑模型当中去提高气体吸收的理论。”

这篇通讯是从Lawrence 伯克利国家实验室的材料整理出来，由今日材料杂志编辑的。文章中的言论不代表Elsevir的观点。

新材料在线编译整理——翻译：王昊天     校正：摩天轮