法國發明納米怪咖：會呼吸的負吸收材料

材料牛注：微尺度世界不僅有一只未知死活的薛定諤之貓，和糾纏不清的量子雙胞胎兄弟。近日，來自法國國家科學院的研究人員，發明了一種會“呼吸”的納米怪咖： DUT-49，當其外壓增大時它將吸入更多氣體，到達極限時則會立即釋放吸入的氣體，就像是在呼吸。

金屬有機材料(MOF)因其可調控內部空洞的尺寸，形貌可調節，所以在氣體液體吸收方面上被寄予厚望，DUT-49是一種新型的納米金屬有機材料，它由碳骨架和銅原子自組裝而成。其內表面積高達5000m2/g，相當于100個教室那么大。巨大的表面積使它可以吸收相當于自身重量三分之一的甲烷氣體。通常氣體吸入時，隨吸入量增加，孔的尺寸會增大，從而引起整個材料的體積膨脹，即所謂的“正吸收”。但是，DUT-49具有的高彈性導致了“負吸收效應”，即當氣體進入并到達一定壓強，它會突然收縮，如果壓力繼續增加，其體積將會減半。

最初研究人員認為這屬于技術失敗，因為在已知的上百萬中材料中沒有任何一種表現出類似的行為。但結合原位X射線衍射、氣體吸收實驗以及計算機模擬等手段的全面分析，他們不但證明了其負吸收特性的合理性，而且了解了這神秘特性背后的秘密。

此吸收行為是由結構變形滯后以及金屬有機鹽骨架的孔洞收縮共同控制的，存儲在DUT-49中的氣體可以和材料內部結構建立有力的結合，而吸入氣體分子對原有原子排布方式的干擾則會導致整體的收縮。

此材料異常的負吸收行為有助于對柔性多孔材料特異性的探索，亦可用于吸收溫室氣體、有毒氣體以及燃料電池儲氫、納米傳感器研發等創新科技領域。

此項研究成果發表在最新一期的Nature雜志上

原文參考地址：Nanoporous material's strange 'breathing' behavior

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