當(dāng)?shù)貢r間10月8日，2025諾貝爾化學(xué)獎授予日本京都大學(xué)的北川進(jìn)、澳大利亞墨爾本大學(xué)的理查德·羅布森以及美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的奧馬爾·M·亞吉，以表彰他們在“金屬有機(jī)框架材料研發(fā)”方面的卓越貢獻(xiàn)。

【帶來此前難以想象的機(jī)遇】

這一切始于1989年——羅布森將帶正電的銅離子與一種四臂分子結(jié)合，該分子的每個“臂端”都帶有一個對銅離子具有吸引力的化學(xué)基團(tuán)。二者結(jié)合后，形成了結(jié)構(gòu)規(guī)整、內(nèi)部空曠的晶體，宛如一顆布滿無數(shù)空腔的鉆石。羅布森當(dāng)即意識到這種分子結(jié)構(gòu)的潛力，但該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，極易坍塌。這正是“金屬有機(jī)框架材料”的緣起。

從1992年至2003年間，北川進(jìn)與亞吉各自取得了突破性發(fā)現(xiàn)。北川進(jìn)證實氣體可在該類結(jié)構(gòu)中進(jìn)出，并預(yù)測金屬有機(jī)框架材料可被設(shè)計為柔性材料；亞吉則制備出一種穩(wěn)定性極強(qiáng)的金屬有機(jī)框架材料，并證明可通過合理設(shè)計對其進(jìn)行修飾，賦予其新的、理想特性。

諾貝爾化學(xué)委員會主席海納·林克表示：“金屬有機(jī)框架材料具有巨大潛力，為研發(fā)具備新功能的定制化材料帶來了此前難以想象的機(jī)遇?！?/p>

【業(yè)界認(rèn)為拿諾獎是遲早的事】

“金屬有機(jī)框架材料引發(fā)了材料科學(xué)的一場革命，改變了合成材料的范式?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)化學(xué)化工學(xué)院長聘（教軌）副教授鞏偉告訴解放日報記者，傳統(tǒng)合成材料方式比較粗放，就像“黑匣子”，而有了金屬有機(jī)框架材料，就像搭樂高積木，上面的凹凸相當(dāng)于化學(xué)鍵鈕，可以進(jìn)行快速、精準(zhǔn)地搭建?！斑@相當(dāng)于過去是盲目地亂搭，也沒有方法指導(dǎo)，而現(xiàn)在有了明確的方向，可以合成結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)的多孔材料?！?/p>

對于金屬有機(jī)框架材料獲得諾貝爾化學(xué)獎，鞏偉表示“意料之中”，業(yè)界對此都有普遍共識——拿諾獎是遲早的事。

金屬有機(jī)框架材料現(xiàn)已發(fā)展出10萬多種，而結(jié)構(gòu)決定功能，這種新材料在能源、生命健康等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。比如可用于從沙漠空氣中收集水分、儲存有毒氣體或催化化學(xué)反應(yīng)，特別是在捕獲二氧化碳方面有著獨(dú)特優(yōu)勢。

【非常純粹的科學(xué)家】

“亞吉是一位非常純粹的科學(xué)家，今年60歲了，但思想非常敏銳和前沿。令人嘆服的是，他每次做重要的學(xué)術(shù)報告，總給人耳目一新的感覺?！眮喖牟┦垦芯可?、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授李巧偉告訴解放日報記者，就在上個月，在歐洲舉行的一次國際會議上，亞吉還分享了如何利用AI來輔助研究。

金屬有機(jī)框架材料，這個專業(yè)名詞正是亞吉1995年在一篇論文里首次提出，而他本人至今依然深耕于這一領(lǐng)域。

堅韌、拼搏、有愛心，這是亞吉留給上海科技大學(xué)2060研究院副院長章躍標(biāo)教授的印象，亞吉是他的博士后合作導(dǎo)師?！爸灰J(rèn)定這事情能做，就會非常堅定地把它做出來，無論遇到多大的阻力和質(zhì)疑?！?/p>

金屬有機(jī)框架材料一開始被發(fā)現(xiàn)時，很多人質(zhì)疑這個材料不穩(wěn)定。當(dāng)時，亞吉和北川進(jìn)在一些國際會議上遭受了不少質(zhì)疑。但是，他們沒有放棄。

說到拼搏，令章躍標(biāo)印象深刻的是，亞吉教授每天睡眠時間很短，一天大概只睡3-5小時，有時半夜3點(diǎn)會打電話說要趕緊完成某項工作。他基本上所有的時間都投入在科研中，廢寢忘食。

有愛心的亞吉教授經(jīng)常會去一些比較貧窮落后的地區(qū)，幫助他們建立科學(xué)中心。

亞吉與中國保持著密切的學(xué)術(shù)往來。早年他在哈佛大學(xué)做博士后研究期間，就第一次來到中國，在南京大學(xué)做短暫交流?！八蛭艺故具^當(dāng)時的照片，我到復(fù)旦工作后，他也經(jīng)常來中國，是我們系的名譽(yù)教授。”李巧偉說，復(fù)旦大學(xué)趙東元院士和亞吉還牽頭搭建了一個名為“超越材料”的學(xué)術(shù)論壇，彼此之間有著非常良好的互動。

“我來上科大，就是亞吉推薦的?！闭萝S標(biāo)回憶，當(dāng)時上科大剛成立沒多久，亞吉認(rèn)為這是一個很好的機(jī)會，“他甚至讓我提前半年結(jié)束合同，加入上科大。”

亞吉非常熱愛園藝，他曾經(jīng)在接受媒體采訪時說，如果不做化學(xué)家，將成為一名園藝師。每天下午3點(diǎn)，他喜歡在健身房騎車一小時，一邊騎車還一邊看書。

“北川進(jìn)的視野非常寬廣，他很關(guān)注科學(xué)的未來發(fā)展方向?！崩钋蓚ジ嬖V記者。北川進(jìn)與亞吉的研究團(tuán)隊經(jīng)常進(jìn)行交流，2015年北川進(jìn)來過復(fù)旦大學(xué)參加國際會議并做報告，李巧偉因此曾近距離接觸過北川進(jìn)?！八浅Ｏ硎芸蒲袠啡?，同時也很樂意替太太分擔(dān)家務(wù)，有一次我送他去機(jī)場，他告訴我每周至少有一天在家擦地板?！?/p>

【產(chǎn)業(yè)化很可能率先在中國實現(xiàn)】

“目前，國內(nèi)在金屬有機(jī)框架材料方面的學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化十分生機(jī)勃勃?！闭萝S標(biāo)告訴記者。國家自然科學(xué)基金委也非常支持相關(guān)研究，還專門組織了相關(guān)戰(zhàn)略研討會?！拔磥?，這個領(lǐng)域很可能會像鋰電池一樣，其產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用市場很有可能率先在中國實現(xiàn)。”

在中國，這一科研領(lǐng)域的應(yīng)用距離產(chǎn)業(yè)化還有多遠(yuǎn)？章躍標(biāo)認(rèn)為，中國有很完整的供應(yīng)鏈、有很多工程師，材料的量產(chǎn)將不再是個問題。目前需要市場驅(qū)動，讓這個產(chǎn)業(yè)鏈完全循環(huán)起來，從而形成閉環(huán)的商業(yè)運(yùn)行模式。

展望未來，到2030年中國要實現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)，金屬有機(jī)框架材料可能應(yīng)用于水泥廠、鋼鐵廠、發(fā)電廠捕獲二氧化碳，這可以實現(xiàn)資源的清潔化利用。到2060年中國要實現(xiàn)碳中和，金屬有機(jī)框架材料有望應(yīng)用于能源的存儲轉(zhuǎn)化。

原標(biāo)題：《諾貝爾化學(xué)獎授予金屬有機(jī)框架材料，“產(chǎn)業(yè)化很可能率先在中國實現(xiàn)”》

題圖來源：諾獎官網(wǎng)

來源：作者：解放日報 黃海華 李蕾