来源： 农视网 2025-10-11 16:26:01
近日，日本京都大学教授北川进带领一支国际研究团队在Industrial Chemistry &Materials上发表了一篇关于软孔晶体（soft porous crystals, SPCs）的综述文章。该刊物由中国科学院过程工程研究所主办，致力于推动化学工程与材料科学的交叉创新与工业转化。
北京时间10月8日傍晚，北川进获得2025年诺贝尔化学奖。
“21世纪是‘气体时代’，开发高效、高选择性、高容量的吸附与分离材料，对于实现气体资源的高效利用至关重要。”北川进在文中指出，“软/柔性金属有机框架（MOFs）是未来多孔材料领域发展的核心方向。”
在这篇综述中，北川进等学者系统梳理了SPCs领域的研究现状，提出“剂量敏感”（dose-sensitivity）与“柔性规模化”（scaling softness）概念，为储气、分离、催化、核工业及智能器件等应用场景提供了清晰的材料设计指南，为这一新兴功能材料从实验室走向产业化应用开辟了关键路径。
SPCs具有超高的孔隙率、可精准调控的晶体结构以及对外部刺激的自适应形变能力，被视为新一代功能材料的重要发展方向。这类材料具备独特的“呼吸”或“门控”等刺激响应行为，在选择性吸附、传感检测与物质分离等方面展现出远超传统刚性框架材料的优势，应用前景广阔。
然而，当前SPCs的实际应用普遍仍停留在概念验证阶段，尚未广泛实现大规模产业化。综述明确指出，长期稳定性差、本征导电性不足以及宏量制备困难，是制约该类材料走出实验室的三大核心瓶颈。针对这些难题，北川进等学者强调了杂化、掺杂与功能化等理性设计策略的重要性，为突破瓶颈提供了重要思路。
要有效实施这些设计策略，深入理解SPCs在外界刺激下的结构-性能动态响应机制至关重要。例如，原位工况池表征技术（operando）与理论计算相结合，可实时追踪SPCs在外界刺激下的动态相变过程，有助于优化材料性能，结合人工智能，可进一步加速其动态构效关系解析和应用落地。
团队成员、中国科学院过程工程研究所研究员姚明水表示：“目前多种SPCs已实现公斤级或吨级生产，但在循环稳定性、晶体尺寸控制和成型工艺等方面仍需突破。材料用量直接决定经济可行性，即‘剂量敏感性’——痕量应用重性能与批次一致性，大宗应用则重成本。”
展望未来，除柔性MOFs外，柔性共价有机框架（COFs）、氢键有机框架（HOFs）以及新发现具有柔性的部分沸石等新型SPCs也在不断涌现，为该领域注入新活力。
北川进表示，学者应持续致力于“弥合基础研究与产业化应用之间的鸿沟”，推动软孔晶体真正走向市场，为相关产业的技术革新与可持续发展贡献力量。(甘晓,孔景)
相关论文信息：https://doi.org/10.1039/D5IM00067J
