摘要：北京时间10月8日晚，瑞典皇家科学院宣布将2025年诺贝尔化学奖授予北川进、理查德·罗布森和奥马尔·亚基三位科学家，以表彰他们“发展了金属-有机框架”。

北京时间10月8日晚，瑞典皇家科学院宣布将2025年诺贝尔化学奖授予北川进、理查德·罗布森和奥马尔·亚基三位科学家，以表彰他们“发展了金属-有机框架”。

这三位科学家的开创性工作，奠定了一种全新材料的设计基础。他们开发的金属-有机框架（MOFs）内部含有巨大空腔，犹如为分子量身定制的“精装公寓”，能够允许特定分子自由进出。

他们的研究跨越半个世纪，从理论设想走向实际应用，如今正为解决全球饮水短缺、环境污染和能源危机等重大挑战提供全新解决方案。

01 分子级“建筑术”：MOFs如何工作

MOFs的本质是由金属离子（作为结构“节点”）和有机分子（作为“连接杆”）组装而成的高度有序晶体材料。其结构类似于乐高积搭建的无限延伸立体网格，内部布满纳米级的“房间”。

这些“分子公寓”的最大特点是拥有惊人的内表面积。仅仅一茶匙的MOF材料，其内部表面积展开后足以覆盖整个足球场。这种特性使其能够像超级海绵一样，高效吸附大量气体或液体分子。

更值得称道的是，科学家可以通过选择不同的金属节点和有机连杆，精确调控这些“房间”的大小、形状和化学性质，从而定制用于捕获特定分子的专用材料。

02 三位先驱：跨越半个世纪的接力探索

理查德·罗布森是MOFs领域的“理论先驱”。1974年，这位墨尔本大学的教授在准备分子模型教具时获得灵感：能否利用分子的自组装特性，构建出前所未有的宏观结构？

经过十余年深思熟虑，罗布森于1989年成功将铜离子与四臂有机分子结合，获得了首个具有规则孔道的三维结构材料。尽管当时这一成果被认为“脆弱且无实用价值”，却为整个领域播下了第一粒种子。

北川进是MOFs的“稳定化关键人物”。这位深受中国庄子哲学影响的日本科学家，在经费匮乏的困境中坚持探索。1997年，他成功合成出第一种稳定的三维MOF材料。

北川进的突破性发现在于：MOFs在清空内部吸附的分子后，骨架结构依然能够保持稳定。1998年，他进一步提出MOFs可以具备柔韧性，颠覆了传统多孔材料的概念。

奥马尔·亚基是MOFs的“集大成者”。1995年，他创造了“金属-有机框架”这一术语，并于1999年向世界展示了里程碑式的MOF-5材料。

亚基开发的MOF-5具有惊人的稳定性，能够在300°C高温和真空环境下保持结构完整。他系统性地证明了构建整个MOF材料家族的可能性，为MOFs的定制化设计打开了大门。

03 改变世界：MOFs的奇迹应用

MOFs材料正在从实验室走向实际应用，为解决全球性挑战提供创新方案：

从空气中获取饮用水：亚基团队开发的MOF-303材料，夜晚能从沙漠空气中捕获水蒸气，白天在阳光照射下释放出饮用水，为解决缺水地区饮水问题带来希望。

碳捕集与储存：加拿大一家工厂正在测试CALF-20材料，用于高效捕获工业过程中产生的二氧化碳，对抗全球气候变化。

清洁能源储存：NU-1501等MOF材料能够在常压下安全储存和释放氢气，解决氢燃料电池汽车的储氢难题，推动清洁能源发展。

环境污染治理：UiO-67等材料能高效吸附水中的PFAS（永久性化学品）等污染物，为水净化提供全新解决方案。

安全防护应用：MOFs已用于安全封装半导体工业所需的有毒气体，甚至能够分解化学武器中的有害成分。

目前，全球已有超过10万种不同的MOF材料被设计和合成，每年新增约6000种新结构。研究人员正在探索MOFs在药物递送、化学传感和电子设备等更多领域的应用。

正如诺贝尔奖委员会所言，三位获奖者真正践行了“为人类带来最大福祉”的宗旨。他们开创的分子建筑学，不仅为分子建造了精密“公寓”，更为人类可持续发展构建了无限可能。

来源：老妖聊科学