回顾过往，从事科学研究似乎一直是命中注定的事。大约四岁时，为了表现乖一点，我希望大人允许我做大量数字加法。在悉尼西部长大时，我们家境并不宽裕，读一个漫长的大学学位课程也不太符合我们的预算。
真正改变一切的是母亲决定无论如何都要让我和姐姐上大学，尽管此前我们家没有人上过大学。
上大学时，我以为自己会成为数学家，但后来发现自己的能力还不够。我也非常喜欢化学，于是穿上了实验服。
我在新南威尔士大学（UNSW）攻读博士学位时，师从 Rob Lamb ，他让我对将基础化学与实际问题相结合充满热情——我当时的研究有一天可能会在实验室之外派上用场。
我加入澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）时， Anita Hill 正在多孔材料领域开展出色的研究——我们对任何孔洞很多的材料都感兴趣。研究孔洞最多的材料很有道理——这是开辟新天地的最佳方式。
金属有机框架（MOF）由金属原子通过有机连接体彼此连接而成。化学条件适宜时，它们会形成类似建筑脚手架的结构。从外部看，它们像糖晶体或盐晶体；但在内部，结构中的每个原子都暴露于空隙之中，这意味着晶体中最多有80%是空的——里面什么也没有。
结构内部所有暴露于空隙中的原子构成了巨大的表面积。许多MOF每克的表面积超过5,000平方米——相当于在一茶匙粉末里装进一座足球场。
最初，启发我的是诸如 Richard Robson 和 Jeff Long 这样的化学家，他们证明了可以像使用海绵一样利用这些表面积。
例如，MOF可以吸收天然气。把这种粉末放进储罐后，人们发现，在同样的空间里，它能储存的天然气比压缩储存多出许多倍——海绵效应非常显著。因此，以天然气为动力的汽车可能更便宜、更清洁，而且能够携带足够的天然气，行驶距离可与汽油车一样远。
我和团队设计MOF，用来储存大量 氢气 和 天然气 燃料，同时也能大量捕集 二氧化碳 。
我们甚至制成了一种MOF海绵，暴露在阳光下时能够 自行挤出吸收的物质 。捕集二氧化碳所用的大部分能量都消耗在再生捕集材料上，因此利用阳光是个颇具吸引力的替代方案。
MOF的另一个特点是孔洞大小完全一致。就像筛面粉的筛子一样，这些孔洞可以把大的和小的分开。我对此很感兴趣，但了解不多，所以很幸运， Rich Noble 让我到科罗拉多大学博尔德分校访问一段时间，向他学习。
我们认为，在聚合物膜——薄塑料片——中加入这些MOF粉末，能让一种气体比另一种气体通过得更快。这是让天然气、氧气或水达到可供我们使用状态的最佳方式。
果然，我们看到了改善，但也意外发现了更令人兴奋的效果。这些塑料片并不耐用，会自行塌陷——也就是老化。几周后，气体通过的速度就不再那么快了。
我们发现，一种特定的MOF似乎能形成一种特殊的混合物，支撑薄膜保持张开，使其寿命达到 几年而非几周。如今，我们正在开发这些抗老化膜，用于一系列领域，从国防到农业和能源。
我刚开始时，制备一茶匙MOF都是一项艰巨的工作。我们知道，除非能高效地大量生产，否则它们永远无法发挥实用价值。
我和 Tash Polyzos 通过连续流化学，将反应时间从72小时缩短至 1.2分钟 。
这是化学合成的未来，因为反应速度更快、更清洁；这也彻底改变了MOF的研究。
如今，我们既能制备MOF用于各种用途，也能生产足够的数量，使其应用切实可行。
合作发表。作者：澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的Matthew Hill博士荣获马尔科姆·麦金托什年度物理科学家奖，该奖项是总理科学奖之一。
图片：澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的Matthew Hill博士手持化学模型。图片由Wildbear提供。
