5月11日，南京工业大学金万勤教授团队等通过数学、化学、材料等多学科的交叉研究，构筑了具有完美晶格孔的金属有机骨架(MOF)分离膜，可实现高效分子筛分。
MOF是新一代分子筛膜材料，制备具有完美晶格孔的MOF膜仍然面临着巨大挑战，长期以来一直未能取得突破。金万勤团队等通过数学、化学、材料等多学科的交叉研究，发现几何学中的球致密堆积问题，可用于指导构筑完美的MOF晶格及其分离膜。他们建立了预测晶格缺陷的概率模型，并提出了高概率理论配位策略，通过控制膜合成条件增加有机配体和金属团簇间的碰撞概率，构筑了无晶格缺陷的完美晶体膜结构。
他们利用超低剂量高分辨电子显微成像技术，首次直接观察到MOF膜中的晶格缺陷及其被消除后的完美晶格结构。实验结果表明，无晶格缺陷的MOF膜仅允许小于晶格孔的分子快速通过，而大于晶格孔的分子或离子被截留，从而实现了水和离子的高效分离，以及性能高于文献报道1~2个数量级的甲醇/碳酸二甲酯共沸物分离，极具工业应用前景。
受几何学启发提出的高概率理论配位策略，不仅实现了完美晶格孔道的成功构筑及其高效分子尺度分离，还为精确操纵晶格缺陷以调控亚纳米限域空间尺寸及其分子传输提供了新路径。该工作也为探索多学科交叉研究创造先进材料提供了范式参考。