可编程合成材料

人造分子有朝一日可能形成新型计算机的信息单元，或者成为可编程物质的基础。信息将以单个原子的空间排列进行编码-类似于碱基对序列如何决定DNA的信息含量，或者计算机内存中的0和1序列。加州大学伯克利分校(University of California，Berkeley)和波鸿鲁尔大学(Ruhr-University Bochum，RUB)的研究人员朝着这一愿景迈出了一步。他们表明，原子探针断层扫描可以用来读取多变量金属-有机框架中离子的复杂空间排列。

金属-有机骨架(MOF)是由多个金属节点组成的晶体多孔网络，由有机单元连接在一起，形成明确的结构。要使用金属序列对信息进行编码，首先必须能够读取金属排列。然而，阅读这份安排是极具挑战性的。最近，人们对表征金属序列的兴趣与日俱增，因为这样的多变量结构将能够提供广泛的信息。

从根本上说，没有方法读取MOF中的金属序列。在目前的研究中，研究团队通过使用(APT)成功做到了这一点，波鸿的材料科学家童力是其中的专家。研究人员选择了Yaghi集团于2005年制造的MOF-74作为感兴趣的对象。他们设计了钴、镉、铅和锰的混合组合的MOF，然后使用APT解密了它们的空间结构。

李教授是RUB材料研究所原子尺度表征研究组的负责人，他与加州大学伯克利分校的哲·吉博士和Omar Yaghi教授一起在2020年8月7日在线发表的期刊《科学》上描述了这种方法。

在未来，MOF可以形成可编程化学分子的基础：例如，MOF可以被编程为向人体内引入一种针对受感染细胞的物质，然后一旦不再需要，就将活性成分分解成无害的物质。或者，可以对MOF进行编程，使其在不同的时间释放不同的药物。

Yaghi说，这是非常强大的，因为你基本上是在编码离开毛孔的分子的行为。

它们还可以用来捕获二氧化碳，同时将二氧化碳转化为化学工业有用的原料。

作者写道，从长远来看，这种具有编程原子序列的结构可以完全改变我们对材料合成的思维方式。合成世界可能会达到一个全新的精确度和复杂程度，这在以前是生物学的专属领域。更多信息：多元金属-有机框架中金属的测序，科学(2020)。Doi：10.1126/Science ence.aaz4304，Science e.Science encemag.org/Content/3696504/674corence.Science encemag.org/content/3696504/674.