法国发明纳米怪咖：会呼吸的负吸收材料

材料牛注：微尺度世界不仅有一只未知死活的薛定谔之猫，和纠缠不清的量子双胞胎兄弟。近日，来自法国国家科学院的研究人员，发明了一种会“呼吸”的纳米怪咖： DUT-49，当其外压增大时它将吸入更多气体，到达极限时则会立即释放吸入的气体，就像是在呼吸。

金属有机材料(MOF)因其可调控内部空洞的尺寸，形貌可调节，所以在气体液体吸收方面上被寄予厚望，DUT-49是一种新型的纳米金属有机材料，它由碳骨架和铜原子自组装而成。其内表面积高达5000m2/g，相当于100个教室那么大。巨大的表面积使它可以吸收相当于自身重量三分之一的甲烷气体。通常气体吸入时，随吸入量增加，孔的尺寸会增大，从而引起整个材料的体积膨胀，即所谓的“正吸收”。但是，DUT-49具有的高弹性导致了“负吸收效应”，即当气体进入并到达一定压强，它会突然收缩，如果压力继续增加，其体积将会减半。

最初研究人员认为这属于技术失败，因为在已知的上百万中材料中没有任何一种表现出类似的行为。但结合原位X射线衍射、气体吸收实验以及计算机模拟等手段的全面分析，他们不但证明了其负吸收特性的合理性，而且了解了这神秘特性背后的秘密。

此吸收行为是由结构变形滞后以及金属有机盐骨架的孔洞收缩共同控制的，存储在DUT-49中的气体可以和材料内部结构建立有力的结合，而吸入气体分子对原有原子排布方式的干扰则会导致整体的收缩。

此材料异常的负吸收行为有助于对柔性多孔材料特异性的探索，亦可用于吸收温室气体、有毒气体以及燃料电池储氢、纳米传感器研发等创新科技领域。

此项研究成果发表在最新一期的Nature杂志上

原文参考地址：Nanoporous material's strange 'breathing' behavior

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