據美國媒體<連線>網站2月4日報道,化學家正在與美國陸軍合作製造可以迅速分解有毒物質，保護士兵免受化學武器傷害的新制服。

化學家正在爲美軍研製能夠迅速分解有毒物質的布料

在美國西北大學奧馬爾·法哈（Omar Farha）的實驗室中，化學家及其團隊正在與美國陸軍合作進行一項不尋常的工藝項目。他們將粉末和液體混合成類似油漆的稠度，將棉布樣布浸入液體中，然後將米色的布晾乾。通過這一過程，他們創造出可以迅速中和人類已知最致命的毒劑-神經毒劑的織物。

這些面料是十年來軍服設計的最新成果，可以更好地保護穿戴者免受化學武器的侵害。法哈（Farha）的布專門破壞神經毒劑VX和梭曼毒劑（soman），也稱爲GD，是沙林毒劑的毒性更高的衍生物。這些化學物質會破壞人體的中樞神經系統，完全阻斷人體細胞的相互交流。它們可以迅速殺死人類而無需被攝入。

這種經過化學處理的面料能夠中和神經毒劑

目前，美軍士兵的制服會吸收神經毒劑，但不會破壞它們。沒有參與這項工作的美國陸軍研究人員,化學家賈裏德·德科斯特（Jared DeCoste）說，目標是要製造出一種既能做衣服又能破毒劑的布料。德科斯特正在開發類似的織物，以中和芥子氣。芥子氣是一種化學武器，不是神經毒劑，但會嚴重灼傷皮膚，眼睛和呼吸道。他的小組已經將這種抗芥子氣技術納入了新防毒面具原型。

儘管它們令人討厭，但化學家們只要將它們倒入燒杯中，就可以很容易地中和這些神經毒劑。普通的水可以在幾天內緩慢分解這些毒素，但是化學家可以添加稱爲催化劑的特定物質，從而將反應時間縮短至數分鐘。

法哈實驗室的挑戰是安排這種反應在幹織物上進行。他的團隊在織物上塗上了一種關鍵成分：一種稱爲MOF-808的皺紋結晶分子。該分子實質上是從周圍的空氣中收集水分。水蒸氣由於其形狀和化學性質而喜歡凝結在MOF-808分子上。當MOF-808與神經毒劑接觸時，附着在分子上的水會分解毒素，而在整個MOF-808晶體中遍佈的鋯原子則充當催化劑，加速了神經毒劑的分解。只要在溼度至少爲30％的地方穿着這種織物，它就可以收集足夠的水，在幾分鐘內分解神經毒劑。

法哈的團隊在相當現實的條件下測試了該織物的功效，例如，用柴油和人造汗水弄髒織物。這些污染物並未顯著降低其性能。實際上，多汗的織物比干淨的織物性能更好-可能是因爲有更多的水。

MOF-808屬於一類稱爲金屬有機骨架的分子。斯坦福大學的化學家Yuzhang Li說，只有一角錢大小的金屬有機框架就構成了大約兩個足球場的表面積。

法哈的織物塗層還使用一種稱爲聚乙烯亞胺的聚合物，該聚合物將金屬有機骨架均勻地粘合到衣服上。但是實現這種統一的層有點僥倖。化學家們並不瞭解金屬有機骨架如何附着在表面上的細節，因此他們仍不清楚使分子黏附的最佳方法。

Li開發了一種拍攝金屬有機框架的技術，可以幫助回答這個問題。用李的方法，他觸發金屬有機骨架發生化學反應，然後將其浸入液氮中。然後，他在顯微鏡下拍攝框架。該方法稱爲低溫電子顯微鏡，是從生物學中的類似技術改編而來的。它可以及時凍結化學反應，使化學家可以逐幀研究反應。 Li的團隊使用該技術對金屬有機框架內捕獲的二氧化碳分子進行成像。Li說，這些更詳細的圖像可能會使研究人員設計出更好地執行特定化學反應的框架。

分子尺度對化學反應成像

既然法哈的織物能夠完成所需的化學反應，他的團隊將開始考慮其耐磨性。爲了使士兵能夠使用這種面料的額外保護，他的團隊現在需要使面料起到一件衣服的作用。對於法哈而言，這意味着回答諸如塗層是否會脫落，織物是否透氣等問題。

化學家們正在研究這樣的分子結構

他說，像法哈這樣的基礎研究項目現已奠定了製作這些制服所需的大部分科學基礎。儘管研究人員必須調整設計，進行更多測試並弄清楚如何擴大生產規模，但法哈認爲，軍方將在幾年內採用這些在化學上極爲精巧的制服。

但是，金屬有機框架的作用遠不止是軍服。特別是，它們使化學家可以自由設計所需的分子。化學家可以將金屬原子與不同的有機化合物混合並匹配，以形成自定義的形狀，就像在玩世界上最小的樂高積木一樣。"您可以選擇整個元素週期表，"發哈說。防毒制服只是開始。

儘管它們令人討厭，但化學家們只要將它們倒入燒杯中，就可以很容易地中和這些神經毒劑。普通的水可以在幾天內緩慢分解這些毒素，但是化學家可以添加稱爲催化劑的特定物質，從而將反應時間縮短至數分鐘。

法哈實驗室的挑戰是安排這種反應在幹織物上進行。他的團隊在織物上塗上了一種關鍵成分：一種稱爲MOF-808的皺紋結晶分子。該分子實質上是從周圍的空氣中收集水分。水蒸氣由於其形狀和化學性質而喜歡凝結在MOF-808分子上。當MOF-808與神經毒劑接觸時，附着在分子上的水會分解毒素，而在整個MOF-808晶體中遍佈的鋯原子則充當催化劑，加速了神經毒劑的分解。只要在溼度至少爲30％的地方穿着這種織物，它就可以收集足夠的水，在幾分鐘內分解神經毒劑。

法哈的團隊在相當現實的條件下測試了該織物的功效，例如，用柴油和人造汗水弄髒織物。這些污染物並未顯著降低其性能。實際上，多汗的織物比干淨的織物性能更好-可能是因爲有更多的水。

MOF-808屬於一類稱爲金屬有機骨架的分子。斯坦福大學的化學家Yuzhang Li說，只有一角錢大小的金屬有機框架就構成了大約兩個足球場的表面積。

法哈的織物塗層還使用一種稱爲聚乙烯亞胺的聚合物，該聚合物將金屬有機骨架均勻地粘合到衣服上。但是實現這種統一的層有點僥倖。化學家們並不瞭解金屬有機骨架如何附着在表面上的細節，因此他們仍不清楚使分子黏附的最佳方法。

Li開發了一種拍攝金屬有機框架的技術，可以幫助回答這個問題。用李的方法，他觸發金屬有機骨架發生化學反應，然後將其浸入液氮中。然後，他在顯微鏡下拍攝框架。該方法稱爲低溫電子顯微鏡，是從生物學中的類似技術改編而來的。它可以及時凍結化學反應，使化學家可以逐幀研究反應。 Li的團隊使用該技術對金屬有機框架內捕獲的二氧化碳分子進行成像。Li說，這些更詳細的圖像可能會使研究人員設計出更好地執行特定化學反應的框架。

分子尺度對化學反應成像

既然法哈的織物能夠完成所需的化學反應，他的團隊將開始考慮其耐磨性。爲了使士兵能夠使用這種面料的額外保護，他的團隊現在需要使面料起到一件衣服的作用。對於法哈而言，這意味着回答諸如塗層是否會脫落，織物是否透氣等問題。

化學家們正在研究這樣的分子結構

他說，像法哈這樣的基礎研究項目現已奠定了製作這些制服所需的大部分科學基礎。儘管研究人員必須調整設計，進行更多測試並弄清楚如何擴大生產規模，但法哈認爲，軍方將在幾年內採用這些在化學上極爲精巧的制服。

但是，金屬有機框架的作用遠不止是軍服。特別是，它們使化學家可以自由設計所需的分子。化學家可以將金屬原子與不同的有機化合物混合並匹配，以形成自定義的形狀，就像在玩世界上最小的樂高積木一樣。"您可以選擇整個元素週期表，"發哈說。防毒制服只是開始。