劃時代分子結構貢獻:北川進、羅布森與亞基獲頒2025年諾貝爾化學獎

编辑者: gaya ❤️ one

瑞典皇家科學院於2025年10月8日宣布,將年度諾貝爾化學獎授予三位科學巨擘:日本的北川進、英國的理查德·羅布森,以及美國的奧馬爾·M·亞基。此項殊榮旨在表彰他們在「金屬有機框架」(Metal-Organic Frameworks, MOFs)這一革命性材料領域所奠定的基礎與開拓性貢獻。這項成就標誌著材料科學邁入新維度,將基礎化學的精妙設計與人類社會的迫切需求緊密連結起來。

MOFs的本質是一種由金屬離子與有機分子精巧配位而成的三維多孔晶體結構,科學家形容其內部擁有巨大且可調控的空腔,猶如微觀世界的「奈米海綿」。這種結構的獨特性在於其極高的表面積與可設計性,使其在多個關鍵領域展現出無可限量的應用潛力。諾貝爾化學委員會的裁決,正是肯定了這些框架為解決全球性挑戰所帶來的全新契機。

該研究的發展歷程充滿了關鍵洞見。羅布森教授於1989年率先利用銅離子構建出帶有空腔的晶體結構,為後續探索鋪平了道路。奧馬爾·亞基被認為是網狀化學的創始人,他於1995年利用羧酸鹽連接劑成功實現了金屬有機結構的結晶化,確保了骨架的強度和持續孔隙率。然而,真正將MOFs推向主流的是亞基教授,他受家鄉缺水之苦的啟發,致力於設計能從空氣中擷取水分的材料。1999年,亞基團隊推出了里程碑式的MOF-5材料,其結構穩固,即使在攝氏300度高溫下仍能保持孔隙結構不坍塌,從此化學界開始正視其巨大價值。蘇蘇姆·北川教授也發展了這個方向,證明了骨架可以變得柔韌並控制其「呼吸」。

如今,MOFs的應用前景已從學術殿堂走向實際場域,核心功能涵蓋了分離、吸附與催化三大面向。在環境層面,這些材料被視為應對氣候變遷的利器,能夠高效捕集二氧化碳等溫室氣體,並在乾燥空氣中汲取水分,為水資源匱乏地區帶來希望。2022年,他的團隊在死亡谷測試了MOF,其中1公斤材料每天能從乾燥空氣中提取114至210克水。此外,MOFs在能源領域也扮演關鍵角色,例如用於安全地儲存氫氣,這被視為未來能源轉型的關鍵技術之一。2020年,亞基創立了Atoco這家新創公司,旨在將MOF技術商業化,用於碳捕獲和從大氣中收集水。

頒獎典禮預計於2025年12月10日在瑞典斯德哥爾摩舉行。

來源

  • Deutsche Welle

  • Press release: Nobel Prize in Chemistry 2025

  • Nobel for chemistry won by Susumu Kitagawa, Richard Robson, Omar Yaghi

  • Susumu Kitagawa, Richard Robson and Omar Yaghi win the 2025 Nobel Prize for Chemistry

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