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每年的諾獎一頒布,吃瓜群眾們都會問兩個重要的問題——這研究是個啥?這些人是誰呀?
2025年的化學(xué)諾獎,頒給了非常正統(tǒng)的化學(xué)研究——北川進(jìn) (Susumu Kitagawa)、理查德·羅布森 (Richard Robson) 和奧馬爾·亞吉 (Omar M. Yaghi) 三位科學(xué)家,創(chuàng)造了“金屬有機(jī)框架 (metal-organic frameworks)”,那是一種內(nèi)部含有巨大空腔的結(jié)構(gòu),分子可自由進(jìn)出。
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北川進(jìn)
當(dāng)化學(xué)家,就能分清真酒假酒!
北川在京都大學(xué)工作。學(xué)校網(wǎng)頁對研究者的介紹都蠻有意思的,除了寫他們的研究領(lǐng)域、研究成果,還會介紹個人愛好之類。
所以我們知道了看上去很嚴(yán)肅的北川副院長,私底下是偵探小說和驚悚片愛好者,還特別喜歡歌舞伎表演。
而在回答為什么投身化學(xué)領(lǐng)域的時候,北川的回答是“因為化學(xué)家能分清甲醇和乙醇”——好家伙,是怕喝到假酒嗎?
北川在一家釀酒廠品嘗提取自發(fā)酵葡萄的乙醇丨icems.kyoto-u.ac.jp
可能真是。在一篇采訪中,北川也表示自己特別喜歡喝酒,在不忙的晚上還會拉著課題組的人一起喝,邊喝邊點(diǎn)名讓人站起來說兩句,說是為了鍛煉學(xué)生的公開演講技能,“有些人剛進(jìn)組的時候只能說20秒,這樣一年下來,起碼能說20分鐘了”。
整個課題組站起來說謝謝乙醇!
北川和學(xué)生們一起過自己的60歲生日,不知道喝了沒丨icems.kyoto-u.ac.jp
金屬有機(jī)框架的引路人,是莊子?
當(dāng)然,分清甲醇和乙醇,學(xué)過初中化學(xué)應(yīng)該就能做到了。從學(xué)習(xí)辨別假酒,到研究金屬有機(jī)框架,這個拐彎可能還是幾千年前的莊子給帶的。
學(xué)生時代,北川讀了日本首位諾獎得主、物理學(xué)家湯川秀樹的書。吸引北川的不是基本粒子,而是書中提到的莊子思想,“無用之用”。
北川說,那時的化學(xué)家們專注于“有用之物”,而莊子的思想則啟發(fā)他去關(guān)注“無用之物”。這個“無用之物”,就是熱門的有機(jī)材料中微不足道的孔隙。
北川同學(xué)漸漸把精力轉(zhuǎn)向有機(jī)材料研究中的無人區(qū);47歲,北川同學(xué)早已成為北川老師,終于發(fā)表了第一篇金屬有機(jī)框架論文,但關(guān)心這個領(lǐng)域的人太少,他甚至找不到幾個人喝酒慶祝;51歲,他第一次在《科學(xué)(Science)》上介紹了金屬有機(jī)框架,這才引起了關(guān)注;74歲,他因?qū)饘儆袡C(jī)框架的研究獲得諾貝爾化學(xué)獎。
在無人區(qū)奮斗大半生終于有了成功,老先生也沒想著休息。剛才電話參與獲獎的新聞發(fā)布會時,北川說:“能拿獎我真是太榮幸和高興了……但我還要待多久???馬上我得去開個會。”
果然,人要成功,能力、毅力、選擇賽道的眼光,缺一不可啊。
在每名學(xué)生成為教授時,北川都會送他們一只陶瓷的貓頭鷹擺件,鼓勵他們像貓頭鷹一樣扭轉(zhuǎn)脖子、用更多的角度看問題丨icems.kyoto-u.ac.jp
理查德·羅伯森
一路名校的學(xué)霸
雖然人生大部分時間都呆在澳大利亞的墨爾本大學(xué),但理查德·羅伯森其實是英國人。
他出生于約克郡的一個小村,該村的人口差不多在3000人左右。
然后他就在牛津大學(xué)讀了本科和博士,又去加州理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)做了博士后。
真·小村做題家。
做完兩輪博士后,他才29歲,坐著貨船去了墨爾本大學(xué),從講師做起,然后在接下來的59年里,就再也沒挪窩。
是個非常不喜歡搬家的科學(xué)家。
理查德· 羅伯森 | 圖片來源:pursuit.unimelb.edu.au
竟能把上級交代的雜事辦得這么好!
理查德·羅伯森受小球和木棍啟發(fā),開創(chuàng)了一個化學(xué)新領(lǐng)域 圖片來源: Paul Burston/University of Melbourne
理查德·羅伯森當(dāng)初其實不是自己想去做木球小棍的,那是上級交給他的任務(wù)——為一年級的化學(xué)講座制作大型木制晶體結(jié)構(gòu)模型。為此,他必須用三角函數(shù)表來計算木球挖洞的角度。
當(dāng)時理查德·羅伯森是墨爾本大學(xué)無機(jī)化學(xué)系的講師,布置任務(wù)的上級是當(dāng)時的系主任,唐·斯特蘭克斯 (Don Stranks)。
當(dāng)時的系主任唐·斯特蘭克斯,已經(jīng)于1986年去世 | 圖片來源 :connect.adelaide.edu.au
不得不說,在上級交代去做的所有雜事里,這絕對是帶來回報最大的一件。
沒給新結(jié)構(gòu)起名,因為覺得“沒必要”
其實一開始,不管是羅伯森自己,還是他最親密的合作者——第一篇論文的共同作者伯納德·霍斯金斯(Bernard Hoskins),都沒覺得這個新結(jié)構(gòu)有多重要。
羅伯森發(fā)表的該領(lǐng)域第一篇論文,另一位作者伯納德·霍斯金斯做了晶體學(xué)研究(證明該物質(zhì)具有所需的結(jié)構(gòu)) | pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00160a038
當(dāng)時合作者伯納德·霍斯金斯表示了保留的態(tài)度,他的感覺是——這什么怪玩意,沒見過?。?/p>
標(biāo)準(zhǔn)晶體非常規(guī)整密集,原子之間沒有多少間隙。但這種新材料不同,骨架所占的晶體體積不足一半,其巨大的內(nèi)部孔道中填充著高度無序的溶劑分子和可以自由移動的離子。在當(dāng)時,這是一種極為罕見的材料——它毫無疑問是晶體,但其超過一半的體積卻基本上是液體。
左邊是鉆石結(jié)構(gòu)。右邊是銅 I-四腈骨架,具有相同的結(jié)構(gòu),但在骨架內(nèi)部引入了大量空間。
而羅伯森自己則壓根沒給他們的新結(jié)構(gòu)起一個正式的名字,他認(rèn)為這是不必要的,因為這些結(jié)構(gòu)只是百年歷史的配位化學(xué)領(lǐng)域的一個應(yīng)用。
于是,命名這件事就輪到了另一個科學(xué)家亞吉,他起了“金屬有機(jī)框架”這個名字,簡稱 MOF,并將這一研究領(lǐng)域命名為“網(wǎng)狀化學(xué)”。
他們給我鼓掌!
直到2018年,羅伯森教授才首次應(yīng)邀參與國際金屬有機(jī)框架會議,當(dāng)時這個會議都已經(jīng)開到第六屆了。
羅伯森教授謙遜地表示,他認(rèn)為自己在那次會議上表現(xiàn)的“還不錯”。
“他們有給我鼓掌?!彼f。
奧馬爾·亞吉
一家11口人,和牛一起住
1965年,亞吉出生于約旦。這是一個從巴勒斯坦被迫來到約旦的難民家庭。主辦方通知亞吉獲得諾獎時也提到,他很可能是第一個出生于約旦的諾獎獲得者。
他們一家人生活在沙漠里,條件非常糟糕。家里有9個小孩,和父母擠在一個房間里——準(zhǔn)確來說是半個房間,因為還有半個房間用來養(yǎng)牛。
他們沒有電可以用,清潔的水也非常少。每兩周有4個小時的時間可以取水,如果沒儲存夠兩周用的水,他們就得另想辦法了。
這也讓亞吉對于水資源的珍貴有更深的理解,后來他研究的一類MOF材料可以從空氣中捕獲水蒸氣,這能用于幫助干旱地區(qū)獲取清潔的水資源,從某種程度上,他也在幫助小時候的自己。
亞吉的研究可以捕獲空氣中的水|David Huff / Atoco
不過,亞吉坦言,他最初開始做研究,并沒有想要解決水資源或者碳捕獲等如此宏大的問題,他只是著迷于化學(xué)之美。
10歲那年,他在圖書館里偶然翻開一本書,看到了分子圖。他即刻就被迷住了——他也說不出是為什么,當(dāng)時的他甚至不知道這些圖是什么,但他就是覺得非常迷人、非常有趣。之后,他知道了這些分子其實構(gòu)成了我們周圍的一切物質(zhì)、構(gòu)成了整個世界時,他對此就更加著迷了。
作為一個窮人家的小孩,亞吉的求學(xué)之路并不輕松,他小時候放學(xué)之后都得去幫父親打理商店。對他而言,上學(xué)就像一種逃避現(xiàn)實的出口。他非常喜歡讀書,童年僅有的一張照片上,他手上也拿著書本。他說:“我不舍得放下書去拍照。”
兒時唯一一張合照上,站在最前的亞吉手上還拿著一本書|Omar M. Yaghi
不會英語,但去美國留學(xué)
15歲那年,父親希望亞吉去美國留學(xué)——他自己不想去,但父親一直堅持。
當(dāng)時他幾乎不會英語,在哥哥的幫助下,到了美國的他先進(jìn)入社區(qū)大學(xué)學(xué)習(xí)。好在亞吉學(xué)得很好,不僅順利拿到了大學(xué)學(xué)位,還立志要成為一個科學(xué)家,雖然父母最開始其實希望他當(dāng)一個醫(yī)生。
拿到博士之后,亞吉在哈佛大學(xué)擔(dān)任博士后。當(dāng)時的他,和現(xiàn)在的許多博士畢業(yè)生一樣,面臨著“工業(yè)界vs學(xué)界”的選擇。
這個選擇對他來說不容易,業(yè)界許諾的薪水高得多,而他還要贍養(yǎng)父母。但他還是決定遵循本心,留在學(xué)術(shù)界,因為在這里他可以做真正屬于自己的東西,追逐自己的想法,進(jìn)行有意義的研究。
奧馬爾·亞吉后來變得越來越強(qiáng),也變得越來越……咳咳 | 維基
之后的事情,大家就都知道了。留在學(xué)術(shù)界的亞吉做得很成功,他被稱為“金屬有機(jī)框架”之父,2000到2010年間,他是全球被引用次數(shù)第二多的化學(xué)家。
這對最開始的亞吉完全是不可想象的。他坦言,他當(dāng)時的夢想是發(fā)表至少一篇引用超過100的文章——現(xiàn)在,他文章的引用數(shù)已經(jīng)超過250000了。
2019年,亞吉教授來到中國做演講,并獲得了北理工“百家大講堂”報告嘉賓紀(jì)念證書。 | www.bit.edu.cn/xww/zhxw/jxky1/a179598.htm
面對開創(chuàng)性研究必然會遇到的質(zhì)疑和批評,亞吉總結(jié)了一個“5%法則”(5% rule)——當(dāng)95%的人都懷疑你時,總有那堅定的5%能看到你努力的價值。這些人,才是你應(yīng)該關(guān)注的。你要認(rèn)真聽取批評,但最終,必須相信自己的直覺,做你認(rèn)為正確的事。至于其他的——嗯,就隨它去吧。
(諾獎得主說得對?。?/p>
科學(xué)的力量
回顧自己從難民家庭到諾獎得主的經(jīng)歷,亞吉說:科學(xué)是世界上最偉大的均衡的力量。
亞吉的父母沒什么文化,父親大概只念到六年級,母親完全不識字。但是對科學(xué)的追求,完全改變了他的人生。
可能是受到這段經(jīng)歷的影響,他通過自己的工作,幫助了很多發(fā)展中國家年輕學(xué)者參與研究。他在加州大學(xué)伯克利分校創(chuàng)立了全球科學(xué)學(xué)院,建立全球科學(xué)網(wǎng)絡(luò);并且在越南、馬來西亞、沙特阿拉伯、阿根廷、墨西哥及約旦設(shè)立研究中心,邀請當(dāng)?shù)氐哪贻p學(xué)者,在學(xué)術(shù)生涯剛起步時加入研究工作。
另外,瀏覽亞吉實驗室的主頁時,會發(fā)現(xiàn)有不少中國學(xué)生。他在采訪中提到,最初向他提出想研究金屬有機(jī)連接的,便是一位來自中國的女學(xué)生——當(dāng)時其他教授因為這位學(xué)生的英語不好而拒絕了她,但亞吉將她招到麾下。
1995年,亞吉發(fā)表那篇關(guān)于金屬有機(jī)框架的里程碑式的論文,文章署名除了亞吉,另外兩位都是中國名字。
現(xiàn)在,這篇文章已經(jīng)有2000多個引用了|nature
現(xiàn)在的亞吉,不僅做學(xué)術(shù),也開公司,把研究成果轉(zhuǎn)化為碳捕獲和大氣水收集領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用。他也很關(guān)注這幾年人工智能的發(fā)展,他在一次采訪中提到,想要形成一個結(jié)合了人工智能、化學(xué)合成和氣候解決方案的新學(xué)科。
工作之余,他喜歡園藝,種花種草種果樹;還培育了一種雜交的花,用母親的名字命名。
以母親名字命名的花|TangPrize
今天,亞吉是在飛機(jī)上接到那通來自瑞典的電話的。當(dāng)時飛機(jī)剛剛離開登機(jī)口,整個電話采訪中一直隱隱約約可以聽到航班起飛前的播音。
不知道這趟見證了亞吉獲獎瞬間的航班,會不會有一些特別的慶祝(:
Guokr
從怕喝假酒到改變世界,從上級交代的“雜活兒”到開創(chuàng)一個全新領(lǐng)域,再到從沙漠牛棚走向諾獎殿堂……
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參考文獻(xiàn)
[1]https://www.icems.kyoto-u.ac.jp/en/people/1422/
[2]https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.9b00408
[3]https://www.icems.kyoto-u.ac.jp/en/people/frontrunners/1260/
[4]https://www.bbc.com/news/articles/c0r0l742kpjo
[5]Holland, D. D. (2019). The man who built a whole new field of chemistry. Pursuit. Retrieved from https://pursuit.unimelb.edu.au/articles/the-man-who-built-a-whole-new-field-of-chemistry
[6]Abrahams, B. F., Batten, S., & D'Alessandro, D. M. (2019). Professor Richard Robson FAA. Australian Journal of Chemistry, 72, 729-730. https://doi.org/10.1071/CHv72n10_FO
[7]Robson, R. (2024). The historical development of the concepts underlying the design and construction of targeted coordination polymers/MOFs: a personal account. The Chemical Record, 24(5), e202400038.
[8]Greed S, Yaghi OM. The man of MOFs and more. Nat Rev Chem. 2025 Mar;9(3):135-137. doi: 10.1038/s41570-025-00691-w. PMID: 39922905.
[9]【百家大講堂】美國國家科學(xué)院院士Omar Yaghi教授講述網(wǎng)狀化學(xué)新進(jìn)展. Retrieved from https://www.bit.edu.cn/xww/zhxw/jxky1/a179598.htm
[10]https://www.youtube.com/watch?v=bzM_qeOumss
[11]https://www.youtube.com/watch?v=wC9H9r543xQ
[12]https://yaghi.berkeley.edu/members.html
作者:李小葵、麥麥、游識猷
編輯:游識猷
在過去的3天,果殼依次解讀了3個諾貝爾獎獎項??齑吝@里復(fù)習(xí)??
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