谁说获得诺贝尔化学奖的MOF（金属有机框架）" 无用 "？
这种几十年前被嫌弃 " 只有理论但缺乏实际应用 " 的新材料，前脚刚获得诺奖认可，后脚就被做成芯片！
（诺奖组委会这前瞻性 666）
不同于传统芯片，不仅可以完成常规计算，还能记住之前的电压变化，形成类似大脑神经元的短期记忆。
如果我们能够设计出像 MOF 这样只有几纳米厚的功能性材料，我们就可以制造出先进的流体芯片，以补充甚至克服当今电子芯片的一些局限性。
具有 " 类脑 " 记忆通路的纳米流体芯片
纳米约束条件下的离子选择性传输正在生物机制仿真、离子分离、离子电子器件等方面展现出潜力，但由于难以制备高精度纳米通道器件，要想实现可调非线性的离子运输其实相当困难。
而用MOF材料制作出的纳米流体芯片则解决了这一点。
MOF 本身具备明确的通道结构，而且适配多种化学成分，可以在分子和离子传输过程中完成原子级精度调节。
研究人员基于此，构建了一种分层纳米流体晶体管器件h-MOFNT。
该器件首先通过在聚合物单纳米通道（NC）中组装分层 Zr-MOF-SO H 晶体，制备了具有多个异质结的分层 MOF 基纳米流控器件。
具体来说，就是将具有一个子弹形状的纳米通道，即氨基修饰PET NC薄膜，夹在两个细胞之间，面向尖端的细胞填充配体水溶液，而另一个细胞则放置金属前体水溶液。
当金属前体和配体分子在 PET NC 内相遇，就会形成核，并在尖端侧进一步聚合成 MOF 晶体。
一维 ( 1D ) 异质结：
直径为 100 纳米，位于聚对苯二甲酸乙二醇酯 ( PET ) 纳米孔 ( PET NC ) 和 MOF 密集相之间。
三维 ( 3D ) 的 MOF 相内部结：
由不同连接类型（9 连接、12 连接）的 Zr – O 簇构件相接，通过硫代对苯二甲酸 ( H BDC-SO H ) 给予通道表面功能化，形成次级通道。
然后研究人员将 h-MOFNT 放置在不同电压偏置下的 0.1 M 氯化物金属离子溶液中进行电流 - 电压 ( I – V ) 测试，观察离子（尤其是质子）在该器件中的传输特性。
其中，在 HCl 溶液中，低电压（0 至 0.2V）时电流快速增加，在中间范围（0.3 至 0.8V）时适度增加，在高电压（0.9 至 2V）时达到饱和电流水平，电流增长放缓。
不同于常见的二极管式（rectifying）整流行为，该器件整体呈现出类似三极管的非线性质子传输特性，换言之，说明此时质子的传输不是简单的线性随电压增加，而是在一定区间内被" 阈控 " 或 " 门控 "。
而在对其进行漂移扩散实验后，确认 HCl 和 KCl 的阳离子转移数分别为 0.86 和 0.81，说明该特性主要来自于质子和K+ 离子的非线性电阻开关行为。
随后研究人员研究了浓度对其传输情况的影响，进一步证明了 h-MOFNT 对质子的普遍非线性传输特性。
同时当 h-MOFNT 扫描环路电压时，表现出明显的滞后环路效应，并挤压滞后环路，扫描速率下降，表明非线性质子传输对电压扫描频率存在依赖性。
在对两个扫描电压示波器进行相反的扫描顺序时，例如从 -2V 到 2V，再扫描回 -2V，h-MOFNT 表现出相同的流体忆阻和学习特性，即在一定条件下，器件能够记住过去电压状态。
残余 Δ E 将在 0V 到 +2V 时，继续施加相同方向的质子传输，并逐渐产生反向局部电位 Δ E ′，在 +2V 到 0V 时，Δ E 已经完全消失，此时质子传输受到 Δ E ′影响，电流始终处于较低状态，在 0V 到 -2V 时，受剩下的 Δ E ′和负电压叠加影响，再次建立起类似于 0V 到 +2V 的 Δ E。
这种建立下来的 Δ E 和 Δ E ′间隔约 10 秒，并可以通过高压扫描频率增强这种流体离子记忆，证明了该纳米流体晶体管具备短期记忆特性和仿生可塑性学习方式。
因此基于单晶胞或多晶胞厚度 MOF 的编程流体芯片是可行的，其在液态系统中体现出的开关、记忆等功能，都呈现出类电子器件的替代效果。
在未来或许只要通过合理设计异构约束系统，就能够实现基于液体的信息存储甚至类脑计算。
" 无用 " 的 MOF
而在此之前，MOF 一直被普遍认为是" 无用 "的。
即使是诺奖颁布当天，组委会在解释颁发理由时，用词也相当委婉：
MOF 潜力巨大，可以为一些新功能的定制材料提供前所未有的机会。
在今年化学奖得主，也是 MOF 创造者——北川进、理查德 · 罗布森和奥马尔 · M · 亚吉提出这一材料后，MOF 一度被视作出论文的 " 神奇机器 "，几乎任何领域都能往里塞一个 MOF：
氢气、甲烷储存
CO 捕集
电池电极、超级电容
传感、光电器件
……
相关论文数量一度高达10 万篇，但真正实现工业化应用的屈指可数。
主要还是因为 MOF 结构稳定性差，很多 MOF 在水或空气中就会分解，而且合成过程复杂、成本昂贵，批量生产也难以维持结构一致性。
所以即使实验室中 MOF 表现优异，但在实际落地中却往往让人大失所望。
但今天 MOF 芯片的出现，反向也证明了该观点有失偏颇：MOF 可能并不是 " 无用 "，而是还没有找到真正适用的场景。
参考链接：
[ 1 ] https://x.com/Dr_Singularity/status/1977133218512896270
[ 2 ] https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw7882
[ 3 ] https://phys.org/news/2025-10-scientists-nanofluidic-chip-brain-memory.html
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