美国能源部（DOE）劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的研究人员开发了一种计算机模型，该模型能够识别从电厂烟道中去除二氧化碳，分子氮和其他温室气体的最佳分子候选物，加州大学伯克利分校和明尼苏达大学，该模型是第一种计算方法，可以精确模拟烟气与特殊种类的气体捕获分子系统之间的相互作用，称为金属有机骨架（MOFs），它应该大大加快寻求新的低成本和有效的燃煤方式，而不会加剧全球气候变化，BerendSmit是分子模拟的国际权威，他与伯克利实验室的材料科学部和加州大学伯克利分校共同任命伯克利的能源前沿研究中心，与大学的化学教授LauraGagliardi共同领导了这一计算模型的开发。

Smit说“我们开发了一种新颖的计算方法，可以产生准确的力场，描述分子系统潜在能量的参数，正确预测开放金属位置的MOF对二氧化碳和分子氮的吸附，之前所有开发此类方法的尝试都失败了，大多数人都放弃了尝试，但我们的模型适用于广泛的系统，可用于预测尚未合成的开放式MOF的属性，”鉴于美国拥有世界上估计最大的煤炭可采储量，燃煤发电厂将在可预见的未来继续成为我国发电的主要来源，然而，鉴于人们越来越关注燃煤对全球气候变化的贡献，迫切需要一种有效和经济的方法，在这些气体进入大气之前从烟道中清除温室气体，目前用于捕获基于胺或其他分子系统的温室气体排放的技术将使用发电厂产生的能量的约三分之一，这种“寄生能量”将大大提高电价。

MOF是结晶分子系统，可用作具有海绵状能力的储存容器，用于捕获和含有二氧化碳和其他气体，MOF由被有机“连接”分子包围的金属氧化物中心组成，以形成高度多孔的三维晶体框架，当在MOF形成期间施加溶剂分子并随后除去时，结果是不饱和的“开放”金属位点MOF，其对二氧化碳具有特别强的亲和力，Smit说“MOF具有极大的内表面积，与其他常见吸附剂相比，可以非常具体地定制化学成分，并可以大大降低燃煤发电厂的寄生能源成本，然而，MOF可能存在数百万种变化，因为从实际的角度来看，我们只能合成这些材料中的一小部分，寻找合适的材料可能需要数年时间，我们的模型通过让我们只合成那些最理想的模型来节省这段时间，“开发用于预测其他MOF的吸附性能的力场模型通常低估开放金属场MOF的性质两个数量级，这是因为开放式金属场MOF与MOF的化学环境非常不同，MOF是在力场模型的最初发展中考虑的，Smit和他的同事使用最先进的量子化学计算和基于非经验模型潜力（NEMO）方法的策略来应对开放式MOF的挑战。

Smit说“根据这种NEMO方法，从量子化学计算中获得的总电子相互作用能被分解为各种因素，如静电，排斥，分散等，通过我们开发的模型，我们能够重现二氧化碳和分子氮的实验吸附等温线，并正确预测Mg，MOF，74中的烟道气条件下的混合物等温线，这是一个开放的金属部位MOF二氧化碳捕获最有希望，”他们的方法的一般性应该使Smit和他的同事能够为不同金属，连接子和拓扑的广泛组合开发力场模型，已经开始将该模型应用于新的胺基系统以从烟道废气中去除二氧化碳，这项研究得到美国能源部科学办公室的支持，部分是通过气体分离中心，能源前沿研究中心，美国能源部高级研究计划局，能源（ARPA，E）和德意志研究院的支持，研究人员利用了伯克利实验室的国家能源研究科学计算中心和分子铸造厂，这些设施也得到美国能源部科学办公室的支持。