UNIST开发出可筛选“人造太阳燃料”氘的多孔材料
UNIST Choi Wonyoung·Oh Hyuncheol 教授团队以鸡尾酒高熵材料分离氘
在高熵状态下量子“体”效应最大化，刊登于 Angew. Chem. Int. Ed.
科研团队开发出一种新型多孔材料，可高效分离被称为“人造太阳”的核聚变原料——氘。
蔚山科学技术院（UNIST）化学系 Choi Wonyoung、Oh Hyuncheol 教授团队开发出一种能够将氢与其同位素氘分离的金属有机骨架（Metal-Organic Framework，MOF）。
研究团队成员（自左下角起逆时针方向）：Oh Hyuncheol 教授、Nam Juhan 研究员（第一作者）、Choi Wonyoung 教授、Jung Sungyub、Cho Changhyun、Jung Minji 研究员。UNIST 提供
View original image金属有机骨架是由金属离子与有机配体通过化学键结合，在内部形成孔洞的结构。这些孔洞像用来分拣小米和大米的筛子一样起作用，从而选择性分离出氘。
本次开发的金属有机骨架，即便在液化天然气（LNG）液化温度这一相对较高的温度（111K，-162.15℃）下，也能从氢气中分离出氘。
通常，氘的分离是在20K（-253.15℃）以下的极低温条件下进行的。
此次开发的金属有机骨架采用了基于熵的结构设计策略。研究团队将多种有机配体像“鸡尾酒”一样混合，以此提高被称为“无序度”的熵。在这种高熵状态下，用于分离氢和氘的量子筛效应被最大化。
量子筛是在狭窄孔道中利用氢与氘扩散速度差异进行分离的一种技术。随着熵的提高，骨架内狭窄孔道的比例增加，量子筛（Quantum Sieving）的效率也随之提升。研究团队通过X射线衍射分析和氢同位素穿透（Dynamic Breakthrough）实验验证了这一事实。
Choi Wonyoung 教授表示：“本研究是首次将高熵多孔材料应用于气体吸附与分离的案例，验证了基于熵设计的潜力”，“期待这一技术能够为清洁资源利用和未来能源技术发展作出贡献”。
本研究由 Choi Wonyoung 教授团队的 Nam Juhan 研究员作为第一作者参与，Choi 教授团队的 Cho Changhyun、Kim Youngjin、Hong Yejin、Lee Sohyun 研究员以及 Oh Hyuncheol 教授团队的 Jung Sungyeob、Jung Minji 研究员共同参与。
本研究成果已于上月12日在线发表在化学领域权威学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》，即将正式刊出。研究工作得到了科学技术信息通信部下属韩国研究财团（National Research Foundation of Korea，NRF）、信息通信规划评估院（Institute for Information & Communications Technology Planning & Evaluation，IITP）以及蔚山科学技术院（UNIST）的资助。
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