新晉諾獎得主北川進在中國期刊上發表綜述

近日，日本京都大學教授北川進帶領一支國際研究團隊在Industrial Chemistry & Materials上發表了一篇關于軟孔晶體（soft porous crystals, SPCs）的綜述文章。該刊物由中國科學院過程工程研究所主辦，致力于推動化學工程與材料科學的交叉創新與工業轉化。

北京時間10月8日傍晚，北川進獲得2025年諾貝爾化學獎。

“21世紀是‘氣體時代’，開發高效、高選擇性、高容量的吸附與分離材料，對于實現氣體資源的高效利用至關重要。”北川進在文中指出，“軟/柔性金屬有機框架（MOFs）是未來多孔材料領域發展的核心方向。”

在這篇綜述中，北川進等學者系統梳理了SPCs領域的研究現狀，提出“劑量敏感”（dose-sensitivity）與“柔性規模化”（scaling softness）概念，為儲氣、分離、催化、核工業及智能器件等應用場景提供了清晰的材料設計指南，為這一新興功能材料從實驗室走向產業化應用開辟了關鍵路徑。

SPCs具有超高的孔隙率、可精準調控的晶體結構以及對外部刺激的自適應形變能力，被視為新一代功能材料的重要發展方向。這類材料具備獨特的“呼吸”或“門控”等刺激響應行為，在選擇性吸附、傳感檢測與物質分離等方面展現出遠超傳統剛性框架材料的優勢，應用前景廣闊。

然而，當前SPCs的實際應用普遍仍停留在概念驗證階段，尚未廣泛實現大規模產業化。綜述明確指出，長期穩定性差、本征導電性不足以及宏量制備困難，是制約該類材料走出實驗室的三大核心瓶頸。針對這些難題，北川進等學者強調了雜化、摻雜與功能化等理性設計策略的重要性，為突破瓶頸提供了重要思路。

要有效實施這些設計策略，深入理解SPCs在外界刺激下的結構-性能動態響應機制至關重要。例如，原位工況池表征技術（operando）與理論計算相結合，可實時追蹤SPCs在外界刺激下的動態相變過程，有助于優化材料性能，結合人工智能，可進一步加速其動態構效關系解析和應用落地。

團隊成員、中國科學院過程工程研究所研究員姚明水表示：“目前多種SPCs已實現公斤級或噸級生產，但在循環穩定性、晶體尺寸控制和成型工藝等方面仍需突破。材料用量直接決定經濟可行性，即‘劑量敏感性’——痕量應用重性能與批次一致性，大宗應用則重成本。”

展望未來，除柔性MOFs外，柔性共價有機框架（COFs）、氫鍵有機框架（HOFs）以及新發現具有柔性的部分沸石等新型SPCs也在不斷涌現，為該領域注入新活力。

北川進表示，學者應持續致力于“彌合基礎研究與產業化應用之間的鴻溝”，推動軟孔晶體真正走向市場，為相關產業的技術革新與可持續發展貢獻力量。

相關論文信息：https://doi.org/10.1039/D5IM00067J