清大王素蘭團隊發現最大人工晶型奈米孔洞

新網記者歸鴻亭台北特稿
2013/2/26 下午 01:52:51 / 科技新知

　國科會今日發表由國立清華大學化學系教授王素蘭帶領的研究團隊晶型奈米孔洞材料的突破性成果，是全球首度以人工合成、超越天然界已知的最大晶型奈米孔洞。

國科會今日發表由國立清華大學化學系教授王素蘭帶領的研究團隊晶型奈米孔洞材料的突破性成果。(歸鴻亭攝影)

　清大化學系教授王素蘭表示，孔徑大小可用圍繞於洞口多面體的數目，簡稱元環數(R)，目前人工合成的最大晶型通道為30元環，天然界為30元環。

　王素蘭指出，她所帶領的研究團隊發展出名為清華大13號的系統(NTHU-13)，人工合成晶型奈米孔洞物質，成為全球首度超越天然界已知的最大晶型結構通道，將原本晶型結構停滯於30R的孔徑上限，突破到72R，超越天然界已知與人工合成元環的極限，是全球最大通道的無機晶型結構。

　她解釋，天然界中存在著像是沸石直這樣的孔洞物質，內部結構有0.3到0.7奈米的孔洞，可容許小分子進出，具有離子交換、氣體吸附、儲存氣體等功用。過去數十年來，人工所合成的微孔環數，一直缺乏合成超大元環通道(>12R)的有效方法。

王素蘭所帶領的研究團隊發展出全球首度超越天然界已知的最大晶型結構通道，是全球最大通道的無機晶型結構。(歸鴻亭攝影)

　王素蘭說，經過多年努力研究團隊取得一個有效的系統合成，可連續產生超大孔道的無機骨架，具有孔洞性孔徑範圍在0.7至2.5奈米之間，橫跨了微孔材料和進入中孔孔洞的範疇。她與清大研究生林新堯2010年全力投入單胺模板的反應條件，曾創下24R與26R的先例，之後黃文彥合成出28R結構，2011年底秦志遠合成出40R與48R結構，推論出一個模組擴充的通式，之後謝明哲、黃惠琳及黃文彥將通道孔徑從48R擴增到56R、64R與72R，遠遠超越天然界已知最大的36R晶型通道；孔洞越大，表示離子交換、氣體吸附、儲存氣體等功用的可利用空間越多，將來可做更有效利用。

　晶型奈米孔洞就像是一個分子篩，洞大就可以讓大一點的分子進去，孔洞也能經過修飾後縮小，讓小分子進出，功能性更強，研究成果可應用在所有的孔洞物質上，例如核能廢水陽離子的處理與廢氣的吸收、煉製石油的催化劑等，孔洞材料還可儲存氫氣，做出更高容量氫電池。

　國科會副主委牟中原說明，以往國際上像這類科學技術上的突破到實際上的運用，通常要17、18年的時間。這項成果已刊登在今年2月14日的國際知名期刊《科學》(Science)上。