2025诺贝尔化学奖得主Susumu Kitagawa最新综述：柔性MOFs，下一代自适应材料！

通讯作者：Susumu Kitagawa*，Ken-ichi Otake*，Ming-Shui Yao*

单位：京都大学，中国科学院过程工程研究所

软孔晶体(SPCs) 是一类具有有序周期结构的多孔材料，在外部刺激下能表现出膨胀或收缩（广域动力学 Global Dynamics）或配体旋转和穿梭（局域动力学 Local Dynamics）。其涵盖软/柔性多孔金属有机框架 (MOFs)、共价有机框架 (COFs) 和／或超分子组装框架 (SAFs，特别是氢键有机框架 HOFs）。这些框架材料的固有柔性使其具备自适应行为——即在温度、压力、客体分子存在或溶剂环境等外部刺激下发生可逆结构变化的能力，这种能力可引发构象调整，甚至导致可逆的结构转变。SPCs 材料的高孔隙率、结构可调性和柔性等特性使其在吸附、催化、分离、传感器、生物医学、电子等方面具有广阔的应用前景。然而，要实现 SPCs 的大规模工业应用，还需要进一步解决循环稳定性、大规模制备、成本控制等问题。

近日，日本京都大学北川进 (Susumu Kitagawa) 教授团队联合中国科学院过程工程研究所姚明水研究员团队在期刊Industrial Chemistry & Materials上发表题为“Soft porous crystals: flexible MOFs as a new class of adaptive materials  ”的综述文章，将 SPCs 材料的应用场景按剂量 (dosage) 划分为两类：中/高剂量应用场景，包括气体存储、分离、催化和能源存储等；微/低剂量应用场景，包括电子器件、生物医学和核工业等。作者指出，不同剂量应用场景对 SPCs 的性能要求与关键考量因素存在显著差异，需在实际应用中予以针对性优化。综述最后还对 SPCs 的未来发展给出了深度展望。

另外，尽管柔性 MOFs 材料在忆阻器、自旋电子学、能源存储及铀吸附检测等新兴领域中尚处起步阶段，但潜力巨大。

Soft porous crystals: flexible MOFs as a new class of adaptive materials  

Susumu Kitagawa，2025 诺贝尔化学奖得主之一，日本学士院院士。1979 年在京都大学获得博士学位，后就职于近畿大学，历任助理教授（1979 年）、讲师（1983 年）和副教授（1988 年）。1992 年加入东京都立大学担任无机化学教授，后于 1998 年转任京都大学功能化学教授。1986 至 1987 年间曾在美国德州农工大学 F. A. Cotton 课题组担任访问学者，现任京都大学主管科研的副校长，此前曾任日本政府设立的京都大学物质-细胞综合研究所 (WPI-iCeMS) 所长。主要从事金属有机框架（MOF）研究，开创了 MOFs 的功能化学研究，并发现了不同于传统多孔材料的柔性 MOFs。

姚明水，中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室副主任、研究员、博士生导师、课题组长，入选国家级海外高层次人才／中国科学院高层次人才／日本学术振兴会特别研究员／欧盟玛丽居里学者。2014 年在过程工程研究所获博士学位，其后于中国科学院福建物构所、日本京都大学和英国伯明翰大学开展科研工作。主要围绕纳米颗粒动态表界面调控与表征，开展软孔协同界面可控制备与原位工况池表征，应用于吸附、分离、电学器件等。

郭家惠，2023 年博士毕业于国家纳米科学中心，同年加入中国科学院过程工程研究所姚明水研究员团队，担任助理研究员。目前研究方向聚焦于软孔晶体的设计合成及在电子器件（人工突触、化学电阻型传感器等）中的潜在功能应用。