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Take Home Message
．抗生素、農藥、染料及孔雀石綠等新興汙染物分子結構穩定、極難自然分解，在水體中透過食物鏈累積後會引發環境與食安疑慮。傳統技術難以處理這些肉眼難察、濃度極低的棘手問題。
．MOFs 是由金屬離子與有機分子組裝成的三維框架晶體，擁有龐大的規律孔隙與極高表面積。它具備吸附汙染物與選擇性分離的天然優勢，且金屬中心能在氧化反應或光催化中促進降解，將有機汙染物轉化分解。
．為了符合永續理念，近年對MOFs 的研究正朝向水相或機械化學等綠色合成技術發展，甚至利用回收材料作為原料，形成循環經濟，以微觀材料帶來宏觀改變。

當談到環境汙染時，人們腦海中常浮現的是煙囪排放的廢氣、河川中的汙水，或是掩埋場堆積的垃圾。然而在當代環境議題中，許多真正棘手的問題其實是那些肉眼難以察覺、濃度極低卻可能長期存在於環境中的化學物質，例如抗生素、農藥、染料、藥物殘留，以及各種工業化學品，都可能在使用之後進入水體，形成「新興汙染物」。這些物質之所以令人擔憂，不僅是因為它們的毒性，更在於它們往往具有相當穩定的分子結構，不容易被自然環境中的微生物或化學作用分解。部分化學物質甚至可能在水體中持續存在，並透過食物鏈逐漸累積，進而影響水生生態系統，甚至對人類健康帶來潛在風險。

面對這樣的挑戰，環境工程領域持續尋找更有效的材料與技術，希望能將這些難以處理的汙染物從水中移除或分解。在眾多新型材料中，一類被稱為金屬有機骨架（metal organic frameworks, MOFs）的材料，近年逐漸成為研究焦點。憑藉它獨特的多孔結構與高度可調整的化學特性，MOFs被視為未來環境汙染治理中，極具發展潛力的一種材料。

什麼是 MOFs？微觀世界的「樂高建築」

如果要用比較直觀的方式理解MOFs，可以把它想像成在奈米尺度上建造的一座立體樂高。材料中的金屬離子或金屬團簇就像建築中的節點，而有機分子則扮演連接這些節點的支架。當這些元素按照特定方式組裝在一起時，就會形成一個具有三維框架的晶體結構。

在這個框架之間，會留下大量規律排列的微小孔隙。這些孔隙的尺寸通常只有奈米等級，但數量卻非常龐大，因此整體材料擁有極高的內部表面積。換句話說，MOFs 並不是一塊緻密的固體，而更像是一個充滿空間的「分子骨架」。由於材料內部存在大量孔隙，周圍的分子可以進入其中並與材料表面接觸。這種結構讓MOFs 在吸附氣體或溶液中的分子時具有天然優勢，宛如一塊能精準捕捉特定汙染物的超級海綿（圖一）。

另一個MOFs 引人注目的特性，是它具備可調控的化學彈性。研究者可以選擇不同的金屬元素與有機配體，使材料形成不同大小的孔洞，或改變材料表面的化學性質。也因此，MOFs 有時被形容為一種可以「客製化設計」的多孔材料，研究者能依據不同需求開發出具有特定功能的結構。……【更多內容請閱讀科學月刊第679期】