刚刚！2025诺贝尔化学奖揭晓：金属有机框架开创分子工程新纪元​

刚刚， 瑞典皇家科学院宣布，将2025年诺贝尔化学奖授予日本京都大学的北川进（Susumu Kitagawa）、澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森（Richard Robson）和美国加州大学伯克利分校的奥马尔·亚吉（Omar M. Yaghi），以表彰他们“开发金属有机框架（MOF）”的开创性贡献。这一突破为化学家提供了构建定制化多孔材料的工具，有望解决从水资源短缺到气候变化等一系列全球性挑战。

分子世界的“乐高积木”：金属有机框架的革命性设计

金属有机框架（MOF）是由金属离子与有机分子通过配位键连接形成的晶体结构，其内部含有大量规则排列的孔隙，孔径大小可从纳米级到微米级不等。这种独特的分子架构使MOF能够像海绵一样吸附并储存气体、过滤污染物，甚至催化化学反应。想象一下，一种材料既能像筛子般精准筛选分子，又能像管道一样引导物质流动。MOF的诞生彻底改变了分子工程的边界。

从理论雏形到现实突破：三位科学家的接力创新

理查德·罗布森（1937—）：1989年，他在实验室首次将铜离子与四臂有机分子结合，意外创造出首个具有规则孔隙的晶体结构。尽管初期材料稳定性不足，但其构想为后续研究奠定了基础。

北川进（1951—）：1992年起，他系统研究了气体在MOF中的动态传输机制，首次证明这些材料可作为“分子通道”，并预言其可被设计为柔性结构以适应不同场景。

奥马尔·亚吉（1965—）：2003年，他合成出迄今最稳定的MOF之一，并通过精确调控有机配体，赋予材料选择性吸附特定气体的能力，推动其在工业领域的实际应用。

重塑未来的分子工具箱：MOF的多元应用场景

自MOF问世以来，全球科研团队已开发出数万种变体，其潜力覆盖能源、环境、医疗等多个领域：

沙漠取水：某些MOF能从湿度极低的空气中高效捕获水分子，为干旱地区提供可持续淡水解决方案。

碳中和利器：MOF可选择性吸附工厂排放的二氧化碳，助力实现碳捕捉与封存技术。

污染治理：针对水体中的PFAS（永久性化学品）或药物残留，MOF展现出高效的吸附与分解能力。

清洁能源存储：其高比表面积特性使其成为氢气、甲烷等燃料的理想储存介质。

奖项背后的启示：从实验室到现实的漫长征程

尽管MOF的商业化进程仍处于早期阶段，但其潜力已引发产业界高度关注。例如，美国麻省理工学院团队正尝试将MOF嵌入建筑材料，打造“会呼吸的建筑”；而中东国家则计划利用MOF技术缓解淡水危机，真正的科学突破往往始于看似无关的探索。