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唐獎大師論壇 永續科技先驅奧馬爾.亞基 蒞陽明交大談永續科技與材料革新

2050淨零碳排對策揭曉

  • 工商時報 謝易晏
唐獎大師論壇產官學界嘉賓合影。圖/陽明交大提供
唐獎大師論壇產官學界嘉賓合影。圖/陽明交大提供

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由陽明交通大學及工研院主辦的唐獎大師論壇,今日(10/1)特別邀請2024年唐獎永續發展獎得獎人奧馬爾.亞基(Omar M.Yaghi)教授蒞臨陽明交大,以「永續科技的新進展:金屬有機及相關骨架材料的發展與前瞻」為題演講。演講過後專精此課題的中研院院長廖俊智、中研院院士王瑜、工研院副總經理李宗銘等人也共同與談,為2050淨零碳排提供解方。

陽明交大林奇宏校長(左)致贈唐獎永續發展獎得獎人奧馬爾.亞基(右)陽明交大紀念品。圖/陽明交大提供
陽明交大林奇宏校長(左)致贈唐獎永續發展獎得獎人奧馬爾.亞基(右)陽明交大紀念品。圖/陽明交大提供

陽明交大林奇宏校長表示,舉辦唐獎大師論壇的今天剛好遇山陀兒颱風逼近台灣,也讓我們深刻反思近年來熱浪、洪水、颶風和乾旱等自然災害頻繁於全球各地發生。而如何在保障基本生存的同時,與地球環境和諧共存,「永續發展」成了備受關注的話題。今日蒞臨現場的唐獎第6屆永續發展獎得主奧馬爾.亞基開創出的MOFs和COFs新材料,有破紀錄的孔隙度,堅固而具有高結晶度,並有可達數噸的高擴展性,已廣泛設計成碳捕集、氫氣和甲烷儲存及乾旱地區集水及淨水的應用,這些成果應用於永續發展領域,對永續發展貢獻極大,相信在山陀兒颱風逼近的今日,此場演講及對談能夠帶來深刻且新的視野。

工研院董事長吳政忠恭賀亞基教授榮獲唐獎的「永續發展獎」。他表示,在全球氣候變遷下,亞基教授創新的MOFs與COFs材料,可望在未來的環境保護與水資源處理,扮演重要角色。工研院是國際級的應用研究機構,希望在永續環境技術的發展上,能夠與亞基教授的團隊共同探索保護環境的解決方案,尤其是在水資源保護方面,開發更多創新技術,幫助人類邁向永續的未來。

奧馬爾.亞基(Omar M.Yaghi)教授以「永續科技的新進展:金屬有機及相關骨架材料的發展與前瞻」為題演講。圖/唐獎提供
奧馬爾.亞基(Omar M.Yaghi)教授以「永續科技的新進展:金屬有機及相關骨架材料的發展與前瞻」為題演講。圖/唐獎提供

奧馬爾.亞基演講中提及三個主題:共價有機骨架(COF, covalent organic framework)的二氧化碳捕捉、水的捕捉(water harvesting)、與分子尺度編織(molecular weaving)。首先他介紹了有機金屬骨架,其特點是由金屬團簇(metal clusters)與有機配體(organic ligand)所組成。在早期MOF的相關研究中,當客體分子被移除,其結構就會崩壞;而他團隊研發出的MOF,仍保有結晶性與高比表面積的特點。

在COF方面,COF則是藉由共價鍵展現相當高度的結晶性。奧馬爾.亞基介紹了COF-1,在當時沒有人相信共架鍵能形成高度結晶性的結構時,他們藉由脫水反應而在粉體X光繞射(PXRD)看到了COF-1的高結晶性。該團隊在COF-701中添加氨基(amine)進行二氧化碳捕捉,在煙道氣(flue gas)中的二氧化碳捕捉量高到2 mmol/g,且可達超過1000次的循環。

在水的捕捉議題中,奧馬爾.亞基使用鋁基MOF (Al-MOF),以模擬與晶體結構研究發現水分子的吸附位置,從親水位點(hydrophilic)開始吸附、再以氫鍵(hydrogeon bond)到疏水位點(hydrophobic),以僅僅200 g的MOF就展現了每日5 L水的回收,甚至在死亡谷(death valley)以太陽熱能進行水的回收。

最後則是分子尺度編織,做出了COF-505,具有分子尺度類似鎖子甲(chainmail)的編織形態,結構具有一定程度的韌性。COF-525則具有分子尺度類似六邊形網孔鐵絲網(chicken wire)的編織形態。與高分子混合甚至具有拉伸曲線的性質。

在綜合座談中,奧馬爾·亞基分享了他的研究動機,強調其並非單純為了解決特定問題,而是受到化學分子結構之美所吸引。對於人工智慧(AI)的探討,他認為人們因不同經驗帶有偏見,並不是建構在單純的科學與事實上,因此他非常推崇AI推動的研究。

談到MOF的商業價值,奧馬爾·亞基指出關鍵在於規模生產,MOF已經有成功的大規模生產案例,而COF仍需努力。奧馬爾.亞基說台灣有大量生產的經驗並有能力將原型(prototype)商品化、研發速度快…等優勢,肯定台灣有MOF商品化的利基。針對環境議題,他強調「AI」、「材料」和「氣候」這三者之間的重要互動。

最後,現場同學詢問進入學術職涯的準備,奧馬爾·亞基鼓勵師生要具備獨特的技能與勇於挑戰的態度,並強調每一項學術成果背後,都隱藏著不為人知的努力。

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