三人因发现金属有机骨架荣获诺贝尔化学奖

2025年诺贝尔化学奖由瑞典皇家科学院授予日本京都大学的北川进、澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森，以及美国加州大学伯克利分校的奥马尔·M·亚吉，以表彰他们在金属有机框架（MOFs）领域的开创性研究。

他们的突破性工作集中在创造一种全新的分子结构。金属有机框架由作为“支柱”的金属离子与长链有机（碳基）分子相连接组成。这些结构共同形成具有巨大空腔的晶体。MOFs的多孔特性使气体和其他分子能够自由进出，从而实现广泛的应用，包括从沙漠空气中提取水分、从大气中捕获二氧化碳、储存有毒气体、分解环境中的药物废弃物，以及催化化学反应。通过改变构建单元，化学家可以设计出特定用途的MOFs，以捕获、储存或转化特定物质，一些MOFs甚至可以导电。

金属有机框架的创新与影响

这一研究历程始于1989年，当时理查德·罗布森将带正电的铜离子与一种四臂有机分子结合，生成了一种充满空腔的类钻石结构晶体。尽管这一创新意义重大，但最初的MOF晶体不够稳定，容易坍塌。1992年至2003年期间，北川进和亚吉分别独立开展了关键性研究，解决了这些问题。北川证明气体可以自由进出MOF结构，并预测MOFs可以具有柔性——与传统的刚性多孔材料（如沸石）不同。与此同时，亚吉发展出高度稳定的MOFs，并引入理性设计理念，使科学家得以通过结构改造赋予其新的性能。

他们的研究成果共同奠定了该领域快速发展的基础。自最初发现以来，全球化学家已经合成了数以万计的具有不同功能的MOFs。这些材料在应对全球关键问题方面展现出巨大潜力，例如从水中分离PFAS污染物、防止药物在环境中降解、捕获温室气体以缓解气候变化，以及在干旱地区从空气中获取清洁水。

诺贝尔委员会强调，MOFs具有创造“量身定制”材料的巨大潜力，其功能前所未有。委员会形象地将其分子结构比作“外部很小、内部却极其宽广”的空间，就像《哈利·波特》系列中赫敏的魔法手提包。北川进表示，他的梦想是捕获并分离空气中的成分，用可再生能源制造有用的材料。亚吉则分享了科学如何成为他人生的平等力量——他出生于约旦的巴勒斯坦难民家庭，从十岁起就对分子世界充满了好奇。

颁奖典礼定于12月10日举行，以纪念诺贝尔奖创始人阿尔弗雷德·诺贝尔逝世纪念日。2025年诺贝尔化学奖表彰的是那些预计将在全球范围内对化学和环境可持续发展产生深远影响的创新成果。