三位科学家斩获2025诺奖：金属有机框架开启材料学全新篇章

瑞典皇家科学院于近日宣布，将2025年诺贝尔化学奖授予北川进、理查德·罗布森和奥马尔·M·亚吉三位科学家，以表彰他们在金属有机骨架材料研发领域的突破性贡献。三位获奖者将共同分享1100万瑞典克朗（约合人民币836万元）的奖金。

金属有机骨架（MOF）是一类具有多孔结构的晶体材料，其内部存在大量可供气体和化学物质自由流动的空腔。这种材料不仅能从沙漠空气中提取水分、捕获二氧化碳，还可用于储存有毒气体或催化化学反应。诺贝尔化学委员会主席海纳·林克指出，MOF为新材料设计开辟了全新路径，使科学家能够通过调整分子结构赋予材料特定功能。

三位科学家的研究始于20世纪80年代末。当时，理查德·罗布森尝试通过金属离子与有机分子的组合构建新型晶体结构。他将带正电的铜离子与四臂状有机分子结合，形成具有规则排列和宽敞空腔的晶体，其结构类似布满空腔的钻石。尽管这种材料初期存在稳定性问题，但罗布森敏锐地意识到其潜在价值。

1992年至2003年间，北川进与奥马尔·亚吉的研究为MOF的发展奠定了关键基础。北川进通过实验证明气体分子可在MOF的空腔中自由进出，并预言这类材料可通过结构设计实现柔性变化。奥马尔·亚吉则成功开发出高度稳定的MOF，并展示了通过理性设计改变材料特性的方法。这些突破使得MOF从实验室概念转变为可实际应用的材料。

基于三位科学家的开创性工作，化学界已开发出数万种不同结构的MOF。这些材料在环境治理、能源存储等领域展现出巨大潜力。例如，部分MOF可用于分离水中的全氟烷基物质（PFAS）、降解环境中的药物残留，甚至从沙漠空气中提取饮用水。在应对气候变化方面，MOF的二氧化碳捕获能力也受到广泛关注。

MOF的研发历程体现了基础科学与应用技术的紧密结合。从罗布森的早期构想到北川进、亚吉的突破性进展，再到如今数万种MOF材料的诞生，这一领域的发展为解决全球性挑战提供了新的技术路径。随着研究的深入，MOF有望在更多领域发挥关键作用。