重水 (D₂O) 和水 (H₂O) 的差別在於氫原子的同位素種類不同。同位素是同一元素的不同原子，這些原子具有一樣的質子數，但中子數目卻不同，所以重量不相同，例如氫元素的同位素有氫 (H)、氘 (D)、氚 (T) 三種。

重水在科學界的需求不小，它被廣泛地應用在核磁共振溶劑，也被核電廠拿來作為中子的減速劑。所以如果能從水中分離出重水的話，那將會非常有價值。但事實上是，我們很難分離水和重水，因為氫和氘只差了一顆中子，所以它們的物理性質和化學性質都很接近，例如凝固點 (水: 0 °C；重水: 3.8 °C)、沸點 (水: 100 °C；重水: 101.4 °C) 及鍵能 (水的O—H鍵鍵能: 458.9 kJ/mol；重水的O—D鍵鍵能: 466.4 kJ/mol)。這表示我們很難透過降溫、蒸餾、電解或其他簡易的分離方法來分離兩者。

雖然水和重水的差異極小，但因為分子量不同，還是有略為不同的擴散速率 (diffusion rate)，近日來自日本與中國的研究團隊利用這個微小的差異來成功分離水和重水。該研究使用兩個含銅MOF來放大擴散速率的差異，成功地在室溫下分離95%水和5%重水的混和水蒸氣，其原理是利用材料上的孔洞大小會隨著溫度變化的特性 (temperature-responsive) 來調節兩種物質的擴散。而且，研究人員還發現當水蒸氣接觸到材料表面時，水被孔洞吸收的速率比重水還要快，使得分離效果更好。

其實這並不是第一個以MOF來分離同位素的研究，但研究小組表示他們合成出來的材料較具優勢，因為能夠在室溫下展現高選擇性。不過，加拿大國家研究委員會的研究員Juris Meija持不同的觀點，他解釋:「就該研究的成本和時間而言，仍無法和目前業界使用的Geib-Spevack法匹敵。」。Geib-Spevack法是利用水(H₂O)與硫化氫(H₂S)的同位素交換反應，在常溫下讓H₂O與D₂S反應成D­₂O與H₂S，這是從1940年代至今用來提高水中重水含量的方法。