大公网

大公报电子版
首页 > 新闻 > 国际 > 正文

研金属有机框架 三科学家获化学诺奖

2025-10-09 05:02:38大公报
字号
放大
标准
分享

  图:获奖者简介

  瑞典皇家科学院8日宣布,将2025年诺贝尔化学奖授予日本科学家北川进、英国科学家罗布森和美国科学家亚吉,以表彰他们在金属有机框架(MOF)开发方面的贡献。MOF的出现极大革新了人类对多孔材料的认知,开辟了广大的应用前景,可用于从沙漠空气中收集水分、碳捕集、储存有毒气体或催化化学反应等。

  【大公报讯】金属有机框架(MOF)是一种用途极其广泛的超多孔纳米材料,可用于储存、分离、释放气体和其他化学物质。有专家认为,MOF对21世纪的重要性可能与塑料对20世纪的重要性一样。罗布森、北川进和亚吉三位科学家开创了一种全新的分子建筑学,使得金属有机框架从偶然发现的结构,演变成可以理性建构的材料体系,可用于碳捕集、空气取水和能源储存等多个领域。

  诺贝尔化学委员会主席林克形容,金属有机框架的结构如同《哈利波特》系列中,妙丽那个“能装下万物的魔法手提包”,外表看起来很小,但内部却能容纳惊人的大量物质,“金属有机框架具有巨大的潜力,为实现具有新功能的定制化材料带来了前所未有的机遇”。

  北川进:受庄子“无用之用”思想启发

  什么是金属有机框架?简而言之,就是建造带“房间”的分子建筑,这是一种由金属离子和有机分子搭建起来的高度有序、极其疏松的晶体材料,有点像砌乐高积木一样,并可以让其他分子自由进出。

  三位科学家接力完成了金属有机框架的构建,并互相促进,不断突破。早在1989年,罗布森就提出可以通过精心挑选金属和有机分子的几何形状,来预测和设计出具有特定拓扑结构的晶体材料,为理性合成MOF提供了最重要的理论基础。

  日本学者北川进在学生时代,就深受日本首位诺贝尔奖得主汤川秀树书中所引用中国古代哲学家庄子“无用之用,方为大用”思想的影响。当别人认为罗布森的分子结构不稳定、没有前途时,北川却看到了其中的巨大潜力。虽然研究屡屡遇挫,但在1997年,北川进成功创造出一种三维的、稳定的金属有机框架,并发现该框架能够让气体分子自由进出。除此之外,北川进更重要地预言了MOF可实现柔性化,使其在传感器、能量储存等方面具有更多应用可能。

  亚吉推动MOF走向工程化与现实应用。1995年,亚吉的团队就成功合成了稳定的二维MOF结构,并首次将其命名为“金属有机框架”。亚吉团队于1999年合成了里程碑式的材料MOF-5,其稳定性和内部空间都非常惊人,几克就有一个足球场大,即使加热到300℃也不会塌陷。

  基于三位获奖者的开创性研究,科学家们如今已能设计出数以万计的不同MOF,应用场景广泛。例如,亚吉团队开发了一种名为MOF-303的材料,可从沙漠空气中捕捉稀薄的水分子“变出”饮用水,为解决干旱地区的缺水问题带来了曙光。诺奖委员会指出,未来MOF有望帮助去除水中的“永久化学物”PFAS。

  88岁罗布森:“破戒”喝酒庆祝

  北川进8日在京都大学举办的记者会上表示,一开始还以为诺奖官方的电话是推销电话,“我心情很不好地接了电话,结果惊讶地发现是诺贝尔委员会打来的”。

  亚吉在法兰克福转机时接到了电话,自己对获奖感到既惊讶又欣喜。亚吉出生在约旦的一个巴勒斯坦难民家庭,他称“这是一段漫长的旅程,而科学能让你做到这一点,科学是世界上最伟大的平衡力量”。已经88岁的罗布森表示,他在官方颁奖的半小时前接到了电话,并在墨尔本郊外的家中安静地进行了庆祝。他笑称,自己年事已高,得知获奖差点承受不住,最近由于健康原因开始戒酒,但为了庆祝获奖“破戒”喝了一杯葡萄酒。三名科学家将平分1100万瑞典克朗(约908万港元)的奖金。

  (综合报道)

点击排行