近日，芝加哥大学普利兹克分子工程学院和化学系的科研团队开发出一种新的计算工具，旨在预测哪种金属有机骨架(MOF)材料在特定条件下最为稳定，从而加速清洁能源转型进程。

MOF材料因其多孔且高度可调的特性，在催化、储能和传感器领域展现出巨大潜力。然而，设计和合成稳定的MOF材料一直是科研人员面临的挑战。此次，由博士生毛建明和安德鲁·弗格森教授创建的计算工具，通过热力学积分技术，成功预测了一种新的铁硫MOF材料。

弗格森教授表示：“这种技术将一种化学系统转化为另一种化学系统，类似于古代炼金术士的转化方式，但它是基于合理的数学和统计力学理论。”尽管MOF材料受量子力学支配，直接进行量子力学计算成本高昂且不切实际，但该团队采用经典物理学近似方法，将计算时间大幅缩短至一天。

研究团队通过回顾性预测验证了筛选流程的有效性，并与量子力学计算结果保持一致。最终，筛选流程预测出一种名为Fe4S4-BDT—TPP的铁硫MOF材料，该材料在安德森教授的实验室成功合成，并由石溪大学和布鲁克海文国家实验室的科学家进行表征。结果表明，该MOF材料具有热力学稳定性，且结构与计算模型预测相符。

安德森教授评价道：“这个模型极大地加速了发现过程，它能够预测材料，而不是盲目合成后验证。”接下来，研究团队将继续研究这种新型MOF作为催化剂的性能。

与此同时，弗格森和毛建明已将虚拟筛选流程公开，供其他研究团队使用，以发现更多稳定的MOF材料。弗格森教授表示：“该工具将使科学家能够高效筛选大量化合物，找到符合其需求的合适材料。”

更多信息： Jianming Mao 等，《铁硫金属有机骨架的结构和可合成性》，《美国化学会志》 (2025)。期刊信息： 美国化学会志