由韩国蔚山国立科学技术研究院（UNIST）和韩国科学技术研究院（KIST）联合开展的一项研究，借助数据驱动的结构预测算法成功合成了三种新型多孔材料。这些新开发的材料是基于沸石模拟的金属有机框架（MOFs），尤其在温室气体分离中表现出极高的选择性，特别是二氧化碳（CO₂）。 该研究团队由UNIST化学系教授崔文勇（Wonyoung Choe）、KIST教授吴炫哲（Hyunchul Oh）和李正勋博士（Jung-Hoon Lee）领导，首次合成了UZIF-31、UZIF-32和UZIF-33这三种前所未有的沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）。这项突破性的成果发表在了2025年3月的《美国化学会志》（JACS Au）上，并且算法预测的UZIF-33结构被选为该期杂志的封面。 MOFs是由金属离子与有机配体组装而成的晶体材料，具有高度多孔的结构。ZIFs因其化学稳定性和可调孔隙结构而特别适用于催化、气体存储和分离等领域。尽管理论上ZIFs的结构有数百万种可能，但自2006年发现以来，仅有约50种被成功合成，这一限制被称为“沸石困境”。 为了克服这一挑战，研究团队开发了一种新的算法，结合化学直觉和结构分析，评估了键角、环连通性和网络规则性等关键参数。通过将这种方法应用于超过445万个虚拟候选结构，研究团队筛选出420个可能的结构，并基于能量稳定性进一步确定了90个顶级候选结构。 随后，实验验证了这些候选结构，成功合成了三种高性能ZIF材料。其中，UZIF-33在二氧化碳与甲烷的分离选择性方面表现出超过十倍的优势，展现了其在温室气体分离和净化应用中的巨大潜力。 “本研究展示了数字预测如何直接转化为实验成功，” 崔文勇教授表示，“通过结合我们的算法和自动化合成技术，我们能够显著加速下一代ZIF材料的开发，使其具备定制化的性能。” 业内人士对这一成果给予了高度评价，认为这是材料科学领域的一个重要里程碑。它不仅解决了长期以来的“沸石困境”，还展示了AI算法在材料设计中的巨大潜力。蔚山国立科学技术研究院（UNIST）是一所专注于科学研究和技术创新的顶尖学府，而韩国科学技术研究院（KIST）则致力于将科研成果转化为实际应用，两者合作产生了重要的科学突破。 这项研究不仅推动了绿色化学的发展，还有助于应对全球气候变化，为碳捕获和减排提供了新的解决方案。随着进一步的研究和应用，这些新型ZIF材料有望在工业生产中发挥重要作用。