🌍 一项“改变分子世界的发明”
10月8日,瑞典皇家科学院宣布,
2025年诺贝尔化学奖授予三位科学家:
🏅 Susumu Kitagawa(日本)
🏅 Richard Robson(英国出生、现任澳大利亚墨尔本大学教授)
🏅 Omar M. Yaghi(美籍约旦裔,加州大学伯克利分校教授)
他们的获奖理由是:
“在开发**金属有机结构(Metal-Organic Frameworks,简称 MOF)**方面的开创性贡献。”
这一发现,不仅改变了材料化学的基础,
更为解决全球气候、能源与清洁水资源危机提供了全新路径。
🧱 什么是 MOF?“像分子版的乐高积木”
MOF 是由 金属离子 与 有机分子 构成的三维结构。
它们看似微观,却拥有巨大的内部空腔。
这些“分子多孔体”能像海绵一样:
- 吸收并储存特定气体(如氢气、甲烷、二氧化碳);
- 从空气中“捕获水分”;
- 分离污染物、净化废水;
- 甚至能 催化化学反应 或 导电。
正如诺贝尔化学委员会主席 Heiner Linke 所言:
“MOF 打开了通往前所未有的分子设计空间的大门。”
💡 从灵感到突破:三十年科研之路
📖 1989年,英国化学家 Richard Robson 首次用铜离子构筑出“晶格状分子网络”。
那是一个“像钻石一样晶莹却布满空洞的结构”——
美丽而脆弱。
🧬 随后,日本的 Susumu Kitagawa 与美国的 Omar M. Yaghi 各自独立地
解决了结构稳定性问题,使MOF能自由吸附和释放气体。
Kitagawa 发现:
“这些分子可以呼吸——在不同压力与温度下,它们会打开或关闭。”
Yaghi 则成功合成出极其稳定的MOF,
并证明其可通过化学修饰赋予“新功能”,
开启了“定制分子材料”的时代。
☀️ 从沙漠取水到清除毒气:MOF 的现实魔法
他们的研究成果如今已延伸出数以万计的MOF衍生材料,
在多个领域展现出惊人的潜力:
💧 从空气中提取水分
Yaghi 团队在亚利桑那沙漠利用 MOF 捕获空气湿气,
夜晚吸水,白天加热释放,
产出可饮用淡水——堪称“空气制水机”。
🌫️ 捕获与分离二氧化碳
通过改变 MOF 的孔径与化学基团,
科学家能让它专门吸附CO₂分子,
帮助工业实现碳捕集与减排。
☣️ 净化水与气体污染物
部分新型 MOF 已能从废水中分离出“永恒污染物”PFAS,
或吸附有毒气体用于应急防护。
⚗️ 新一代催化与储能材料
MOF 结构稳定且可调节,被广泛用于氢气储存、燃料电池与电催化研究中。
🧠 科学之外:对未来的隐喻
这项发现不仅是化学成就,也是一种关于希望的象征。
在干旱、污染与碳排放威胁地球的时代,
科学家用分子的方式告诉我们:
“解决问题的钥匙,可能藏在最微小的世界里。”
💰 奖金与荣誉
三位获奖者将共同分享 1100万瑞典克朗(约92万欧元) 的奖金。
在过去十年里,他们的研究已经催生了:
- 超过 30,000 种 MOF 材料;
- 数百项环保与能源相关专利;
- 以及一场仍在继续的“分子革命”。
