瑞典皇家科學院當?shù)貢r間10月8日宣布,將2025年諾貝爾化學獎授予日本化學家北川進、澳大利亞化學家理查德·羅布森和美國化學家奧馬爾·M·亞吉,以表彰他們“在金屬有機框架領(lǐng)域的發(fā)展”所作出的開創(chuàng)性貢獻。這一獎項不僅彰顯了材料化學對人類未來的深遠意義,更延續(xù)了諾貝爾化學獎獎勵科技創(chuàng)新的百年傳統(tǒng)。
諾貝爾化學獎的設(shè)立源于瑞典化學家阿爾弗雷德·諾貝爾的遺愿。1895年,諾貝爾在巴黎簽署最后遺囑,將其94%的遺產(chǎn)(約3100萬瑞典克朗)設(shè)立基金,用于表彰“在前一年為人類作出最大貢獻”的人士,化學與物理學、生理學或醫(yī)學、文學、和平共同成為五大初始獎項。
1901年,荷蘭化學家雅可比·亨里克斯·范特霍夫因在化學動力學和熱力學領(lǐng)域的突破,成為首位諾貝爾化學獎得主。截至2024年,該獎項已頒發(fā)116次,共有197人次獲獎,其中弗雷德里克·桑格是唯一兩次斬獲該獎項的科學家,分別因測定胰島素氨基酸序列(1958年)和發(fā)明DNA測序方法(1980年)獲獎。
百余年來,眾多諾貝爾化學獎得主的成果成為推動人類文明的關(guān)鍵節(jié)點。1918年,弗里茨·哈伯因發(fā)明合成氨技術(shù)獲獎,這項被稱為“用空氣制造面包”的成果徹底改變了全球農(nóng)業(yè)格局;1953年,萊納斯·鮑林因闡釋化學鍵本質(zhì)斬獲獎項,其研究為現(xiàn)代化學奠定基礎(chǔ)。
1965年,“現(xiàn)代有機合成之父”羅伯特·伯恩斯·伍德沃德因在復雜有機分子合成領(lǐng)域的貢獻獲獎,他曾創(chuàng)下111次提名的紀錄。
進入21世紀,2002年得主田中耕一以學士學位的背景,憑借生物大分子質(zhì)譜分析技術(shù)獲獎,成為科學突破無學歷邊界的典范;2020年,?,敿~埃勒·沙爾龐捷與珍妮弗·道德納因CRISPR基因編輯技術(shù)獲獎,為生命科學研究開辟新賽道。
在諾貝爾化學獎的歷史上,華裔科學家的身影雖不密集卻閃耀奪目。1957年,李遠哲因在化學反應(yīng)動力學研究中的貢獻獲獎,他開發(fā)的交叉分子束技術(shù)為揭示化學反應(yīng)本質(zhì)提供了全新手段。
1986年,李遠哲成為首位獲得諾貝爾化學獎的華裔科學家,其成果至今仍影響著化學動力學領(lǐng)域的發(fā)展。
此外,錢永健作為華裔科學家的代表,于2008年因發(fā)現(xiàn)和改造綠色熒光蛋白獲獎,這項技術(shù)成為生物醫(yī)學研究的“燈塔工具”,廣泛應(yīng)用于細胞活動追蹤和疾病診斷等領(lǐng)域。這些華裔科學家的成就不僅展現(xiàn)了東方智慧在化學領(lǐng)域的力量,也為全球華人科研工作者樹立了標桿。
2025年獲獎的三位科學家,通過接力探索構(gòu)筑了金屬有機框架(MOF)材料的研究體系。澳大利亞化學家理查德·羅布森是這一領(lǐng)域的奠基人,1937年出生的他于1966年獲墨爾本大學無機化學博士學位,現(xiàn)任墨爾本大學化學系名譽教授。
1989年,他率先提出MOFs的晶體工程設(shè)計理念,將帶正電荷的銅離子與四臂分子結(jié)合,構(gòu)建出結(jié)構(gòu)規(guī)整的晶體材料,其拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ),但初期材料存在穩(wěn)定性不足的缺陷。這位澳大利亞科學院院士曾獲1997年Burrows獎、2008年Craig獎?wù)碌戎T多榮譽。
日本化學家北川進進一步推動了MOF材料的實用化進程。1951年出生的他1979年獲京都大學博士學位,現(xiàn)任京都大學國際高等教育院杰出教授、英國皇家學會外籍院士。在1992至2003年間,他證實氣體可在MOF構(gòu)筑體中自由穿透,并首次預(yù)言MOF材料的柔性特性,為其在氣體存儲領(lǐng)域的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
北川進長期深耕配位空間化學,在多孔配位聚合物的氣體吸附性質(zhì)研究中成果卓著,曾獲2009年日本化學會獎、2010年湯森路透引文桂冠獎。
約旦裔美國化學家奧馬爾·M·亞吉則為MOF材料注入了穩(wěn)定性與功能性。1965年出生的他現(xiàn)任加州大學伯克利分校終身教授、美國國家科學院院士,創(chuàng)建了“網(wǎng)狀化學”這一全新化學分支。
他的突破性貢獻在于合成出穩(wěn)定性極高的MOF材料,并展示了通過理性設(shè)計調(diào)控材料功能的可能性,使MOF從實驗室概念走向?qū)嶋H應(yīng)用。作為MOF與共價有機框架(COF)的雙重開拓者,他的研究讓定制化材料設(shè)計成為現(xiàn)實。
三位科學家共同開創(chuàng)的MOF材料,被形象地稱為“分子級海綿”,其核心優(yōu)勢在于極高的比表面積和可定制的孔道結(jié)構(gòu)——1克MOF材料的表面積最高可超過一個足球場,通過調(diào)整金屬離子與有機連接劑的組合,可精準調(diào)控孔洞大小與化學環(huán)境。
當前,基于他們的研究已衍生出數(shù)萬種MOF材料,在環(huán)境治理、能源存儲等領(lǐng)域展現(xiàn)巨大潛力:既能從水中分離全氟化合物、降解藥物殘留,也能捕獲二氧化碳緩解氣候危機,甚至可從沙漠空氣中提取淡水解決水資源短缺問題。正如諾貝爾化學委員會主席海納·林克所言,金屬有機框架“為定制具有新功能的材料帶來了前所未有的機遇”。
從諾貝爾的遺囑到MOF材料的突破,諾貝爾化學獎始終緊扣“為人類謀福祉”的核心使命。2025年的獎項不僅是對三位科學家個人成就的認可,更預(yù)示著材料科學在解決全球重大挑戰(zhàn)中的關(guān)鍵作用。在百年科學傳承中,這樣的創(chuàng)新突破正不斷書寫著化學改變世界的新篇章。
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