北京時間10月8日，記者從諾貝爾獎官網(wǎng)獲悉，2025年諾貝爾化學獎授予了日本京都大學教授北川進、澳大利亞墨爾本大學教授理查德·羅布森和美國加州大學伯克利分校教授奧馬爾·M·亞吉，以表彰他們“開發(fā)金屬有機框架”。

　　諾貝爾獎官網(wǎng)顯示，他們開創(chuàng)性地構(gòu)建出具有大空腔的分子結(jié)構(gòu)，氣體及其他化學物質(zhì)可在其中自由流動。這些結(jié)構(gòu)被稱為金屬有機框架，能夠?qū)崿F(xiàn)從沙漠空氣中提取水分、捕獲二氧化碳、存儲有毒氣體及催化化學反應等功能。

　　他們開發(fā)出的這種金屬有機框架，由金屬離子作為結(jié)構(gòu)節(jié)點，通過有機分子相互連接，共同組裝形成具有巨大空腔的晶體結(jié)構(gòu)。通過調(diào)整金屬有機框架的構(gòu)成單元，化學家可設(shè)計出能精準捕獲、儲存特定物質(zhì)的框架材料。

　　諾貝爾化學委員會主席海納·林克指出，金屬有機框架蘊藏無限潛力，為開發(fā)具有全新功能的定制材料帶來了前所未有的機遇。

　　記者從諾貝爾獎官網(wǎng)得知，打造金屬有機框架的研究故事是從“跳出框架”開始的。

　　1974年，任教于澳大利亞墨爾本大學的理查德·羅布森承擔了一項教學任務：將木球制成原子模型供學生構(gòu)建分子結(jié)構(gòu)。為此，他需要大學工坊在木球上鉆出孔洞，以便用代表化學鍵的木棒將原子模型組合連接起來。但鉆孔位置不能隨意確定——碳、氮、氯等各類原子形成化學鍵的方式具有特定規(guī)律，羅布森必須精確標記出鉆孔的位置。

　　當工坊送回鉆孔木球后，羅布森嘗試組裝分子模型。在這個過程中他發(fā)現(xiàn)，孔洞位置中蘊含著大量關(guān)鍵信息，由于鉆孔定位精確，分子模型自動呈現(xiàn)出正確的形態(tài)與結(jié)構(gòu)。這催生出他突破性的構(gòu)想：若利用原子固有特性連接不同種類的分子，會發(fā)生什么？能否由此設(shè)計出新型分子結(jié)構(gòu)體系？

　　每每給學生講到這一課，羅布森的思緒就飄到傳統(tǒng)框架之外。1989年，他創(chuàng)新性地利用原子的固有特性，成功將帶正電荷的銅離子與一種四臂分子結(jié)合——該分子每條臂的末端均含有親銅化學基團。二者的結(jié)合形成了一種高度有序、空間開闊的晶體結(jié)構(gòu)，宛如一枚布滿了無數(shù)孔隙的鉆石。

　　羅布森立即識別出這種分子結(jié)構(gòu)的潛力，但其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且極易塌陷。

　　幸而，北川進和奧馬爾·M·亞吉為這項創(chuàng)新打下了堅實的基礎(chǔ)，兩人于1992年至2003年間分別取得了一系列突破性發(fā)現(xiàn)。北川進證實了氣體可在這種分子結(jié)構(gòu)中自由進出，并預言金屬有機框架具備可變形性；亞吉則創(chuàng)造出高度穩(wěn)定的金屬有機框架，而且改良后使其具備了新穎而理想的特性。

　　諾貝爾獎官網(wǎng)顯示，在這幾位諾貝爾獎獲得者開創(chuàng)性成果的基礎(chǔ)上，化學家們已構(gòu)建出數(shù)萬種不同的金屬有機框架，其中部分有望助力解決人類面臨的重大挑戰(zhàn)。過去數(shù)十年間，全球?qū)嶒炇已邪l(fā)的各類金屬框架中，有的專為捕獲二氧化碳而定制，有的擅長從水中分離全氟烷基物質(zhì)，有的能在體內(nèi)精準遞送藥物，還有的能儲存劇毒氣體。

中青報·中青網(wǎng)記者 張茜

來源：中國青年報 2025年10月09日 02版