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《自然》发表“青年千人”专家邓鹤翔团队合作研究成果

来源:武汉大学化学与分子科学学院 2016-04-01 16:00:37
内容摘要: 武汉大学邓鹤翔教授作为共同第一作者,在Nature发表论文,首次发现了小分子在限域空间中的有序自发聚集,加深了人们对于聚集态分子行为的理解,并且揭示了气体分子与孔材料的协同作用机制,为气体分子的分离、富集、转化等应用提供了新的研究思路,尤其对社会中广泛关注的温室气体CO2的富集和利用有着重要的意义。

  格林威治时2015119日,《自然》(Nature)发表武汉大学邓鹤翔教授团队为主要完成者之一的研究成果“金属有机框架物中的额外吸附及吸附质超晶格排列”doi:10.1038/nature15734)。

气体分子在MOFs中形成超晶格排列(邓鹤翔团队供图)

该项研究成果由韩国科技大学、武汉大学、罗特格斯大学、斯特哥尔摩大学和加州大学伯克利分校的研究成员携手完成,题为Extra adsorption and adsorbatesuperlattice formation in metal-organic frameworks(金属有机框架物中的额外吸附及吸附质超晶格排列)。武汉大学化学与分子科学学院邓鹤翔教授与韩国科技大学Hae Sung Choi(崔惠松)、Keiichi Miyasaka(宫坂圭一)是该论文共同第一作者,武汉大学董志月博士是此项国际合作的主要完成者之一。

Nature网站截图

此项研究采用小角X射线衍射原位观察孔材料中的气体吸附行为,首次揭示了小分子在限域空间中的有序自发聚集行为。而在此前,小分子吸附的过程通常被认为是无序的。这项研究表明,不同孔道中的分子能够通过与具有原子厚度的MOF孔壁相互作用,与周围孔道中的分子进行“沟通”,从而形成跨孔道的不均匀分布,这种不均匀分布导致了额外气体吸附区域的产生以及气体分子的超晶格有序排列。这种小分子高层次排列的发现证明了分子间的长程相互作用的存在,加深了人们对于聚集态分子行为的理解,并且揭示了气体分子与孔材料的协同作用机制,为气体分子的分离、富集、转化等应用提供了新的研究思路。尤其对社会中广泛关注的温室气体CO2的富集和利用有着重要的意义。

武汉大学研究团队为此项研究提供了关键性多孔材料MOF和实验测试方案,相关科研人员多次赴韩国及美国开展实验观测和数据分析讨论,并组织完成了此项研究初稿的撰写和定稿。国际上著名的气体吸附领域先驱Omar Yaghi(奥马尔·雅琪)教授和Osamu Terasaki(寺崎治)教授分别为此项目的实验开展和仪器设计提供了重要指导。此项目得到了中组部千人计划、武汉大学生物医用高分子教育部重点实验室和“973计划”项目“超临界二氧化碳强化页岩气高效开发基础”的支持。

据悉,邓鹤翔是化学与分子科学学院2013年引进的首位“青年千人”,研究方向为绿色能源储存多孔材料,目前在金属有机框架物(MOF)的多组分结构的构筑,孔道大小和环境的精确调控,以及客体分子的吸附、分离和负载机制等方面取得具有特色的研究成果。近五年来,他以第一作者和通讯作者身份在国内外学术刊物上发表多篇高质量SCI论文,包括Nature1篇、Science(《科学》)3篇、Nature Chem.(《自然化学》)1篇、J. Am. Chem. Soc.《美国化学会志》)1篇等。2014年,邓鹤翔作为首批成员加入我校新成立的高等研究院,他表示,“武汉大学高等研究院提供了汇集化学、物理、生物等基础学科前沿的交叉平台。最近这项研究中很多思路和启发都来源于平日和高等研究院教授们的交流。”

武汉大学邓鹤翔科研团队(下右一邓鹤翔,上右四董志月,该团队供图)

目前,多学科的交叉及融合是科学前沿研究的发展趋势。高等研究院院长朱玉贤院士表示,这种学科间的合作能集中力量解决关键科学问题,这也是武汉大学国际化发展的一部分。

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