原文發(fā)表于 《科技導(dǎo)報(bào)》2025年第20期科技新聞-前沿動(dòng)態(tài)

中國(guó)學(xué)者推動(dòng)分子結(jié)構(gòu)化學(xué)從1邁向100

常見(jiàn)的MOF單晶胞示意（圖片來(lái)源：

Separation and Purification Reviews

2025年10月8日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2025年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予科學(xué)家北川進(jìn)、理查德·羅布森和奧馬爾·亞吉，以表彰他們“開(kāi)發(fā)了金屬有機(jī)框架（MOF）”。這類材料具有較大空腔的分子結(jié)構(gòu)，氣體和其他化學(xué)物質(zhì)可以在空腔中流動(dòng)。通過(guò)改變MOF中使用的構(gòu)建塊，化學(xué)家可以設(shè)計(jì)它們來(lái)捕獲和存儲(chǔ)特定的物質(zhì)。正如諾獎(jiǎng)委員會(huì)評(píng)價(jià)：“他們?yōu)榛瘜W(xué)創(chuàng)造了新空間”——而讓這片“新空間”從理論藍(lán)圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)價(jià)值的，正是全球科研工作者數(shù)十年“從1到100”的腳踏實(shí)地。其中，中國(guó)團(tuán)隊(duì)以系統(tǒng)性突破構(gòu)建起MOF領(lǐng)域的“應(yīng)用支柱”，成為推動(dòng)該領(lǐng)域獲諾獎(jiǎng)?wù)J可的關(guān)鍵力量。

首創(chuàng)實(shí)用性MOF。中山大學(xué)陳小明團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先創(chuàng)制了由簡(jiǎn)單易得的咪唑衍生物分子與鋅離子構(gòu)筑的具有天然分子篩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且有永久性孔洞的MOF（ZIF-8），該材料是迄今國(guó)際上研究、應(yīng)用最多的MOF材料（國(guó)內(nèi)外相關(guān)論文超過(guò)1.2萬(wàn)篇）。近年來(lái)還創(chuàng)制了系列耐高溫有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化高性能含能晶態(tài)材料，并進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，比如MOF用于電催化轉(zhuǎn)化二氧化碳生成高附加值的C1，C2甚至多碳產(chǎn)物。

開(kāi)發(fā)合成方法。武漢大學(xué)鄧鶴翔聚焦MOF結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、功能化調(diào)控及先進(jìn)應(yīng)用。通過(guò)設(shè)計(jì)配體對(duì)稱性和反應(yīng)條件，控制晶體生長(zhǎng)方向，其研究團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)MOF單晶的精確結(jié)構(gòu)調(diào)控，為MOF在微納電子器件中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。他們還提出并探討了分子構(gòu)筑孔材料的孔徑極限問(wèn)題，從幾何學(xué)角度分析多面體尺寸與孔徑的關(guān)系，結(jié)合熱力學(xué)因素估算孔徑上限。通過(guò)同拓?fù)鋽U(kuò)展法，他們成功合成MOF-939等新型材料，其三維籠狀孔道內(nèi)徑達(dá)11.4 nm，可用于RNA和DNA等生物大分子的負(fù)載。

綠色規(guī)模化制備體系。北京理工大學(xué)王博團(tuán)隊(duì)與重慶理工清科研究院合作，建立全球領(lǐng)先的MOF綠色合成工藝。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性解決傳統(tǒng)MOF脆性高、難成型的產(chǎn)業(yè)化痛點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出凝膠態(tài)與復(fù)合態(tài)MOF結(jié)構(gòu)，并建成國(guó)內(nèi)首個(gè)百噸級(jí)MOF量產(chǎn)平臺(tái)，將實(shí)驗(yàn)室合成周期從數(shù)天縮短至數(shù)小時(shí)，制備成本降低70%以上。這一成果被亞吉教授評(píng)價(jià)為“MOF從理論走向應(yīng)用的關(guān)鍵一步”。

在這場(chǎng)MOF從實(shí)驗(yàn)室通向市場(chǎng)的全球競(jìng)賽中，中國(guó)憑借其完整的產(chǎn)業(yè)鏈、龐大的工程師紅利和巨大的內(nèi)需市場(chǎng)，正從“并跑”邁向“領(lǐng)跑”，展現(xiàn)出令人矚目的“中國(guó)速度”。

（綜合諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)、新華社、科學(xué)網(wǎng)）

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