2025年诺贝尔化学奖揭晓：他们用“积木”搭建出分子级别的“魔法房间”！

2025年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将诺贝尔化学奖授予三位科学家：

日本京都大学的Susumu Kitagawa（北川進）

澳大利亚墨尔本大学的Richard Robson（理查德·罗布森）

美国加州大学伯克利分校的 Omar M. Yaghi（奥马尔·M·亚吉）

他们的获奖理由是：“for the development of metal-organic frameworks”，即金属有机框架材料（MOFs）的开发。

什么是MOFs？简单说，就是“分子级别的乐高积木”

MOFs（Metal-Organic Frameworks）是一种由金属离子和有机分子通过化学键连接而成的晶体材料。它们的结构就像搭积木一样，金属是“连接点”，有机分子是“桥梁”，最终形成一个三维的“骨架”结构，中间留下大量空腔。

这些空腔可以“收纳”各种分子，比如水、二氧化碳、甲烷、药物分子，甚至可以用来过滤污染物、储存气体、催化反应。

换句话说，MOFs就像是分子级别的“魔法房间”，你可以根据需要设计房间的大小、形状和功能。

Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

三位科学家的贡献，各有千秋

Richard Robson是最早提出这种结构构想的先驱。他在1989年尝试用铜离子和四臂有机分子搭建晶体，虽然最初结构不稳定，但他意识到了这种“分子建筑”的巨大潜力。

Susumu Kitagawa在1990年代进一步发展了MOFs，他发现这些结构可以让气体自由进出，并首次提出MOFs可以具有柔性，为后续的智能材料研究奠定基础。

Omar M. Yaghi则在2000年代初期开发出高度稳定的MOFs，并提出了“理性设计”理念：通过选择不同的金属和有机配体，可以精准调控材料的性能。他的团队甚至从沙漠空气中提取水分，为干旱地区提供饮用水。

MOFs能做什么？从空气净化到药物递送

由于MOFs具有极高的比表面积（一克材料的表面积可以超过一个足球场），它们在多个领域展现出巨大潜力：

碳捕集与储存：可用于捕捉工业排放中的二氧化碳，助力应对气候变化。

水资源获取：Yaghi团队开发的MOF材料能在低湿度环境中从空气中提取水分，已在沙漠地区试验成功。

药物递送：MOFs可作为“分子胶囊”，在体内缓慢释放药物，提高治疗效果。

污染物去除：可用于去除水中的PFAS（“永久化学品”）或分解环境中的抗生素残留。

未来可期：MOFs将改变材料科学的面貌

正如诺贝尔化学委员会主席Heiner Linke所说：

“Metal-organic frameworks have enormous potential, bringing previously unforeseen opportunities for custom-made materials with new functions.”

这三位科学家的开创性工作，不仅为化学家提供了“分子建筑”的新工具，也为解决能源、环境、健康等全球性问题提供了全新思路。

资料来源：

[1] The Nobel Prize in Chemistry 2025 – Press release, nobelprize.org, 8 Oct 2025

[2] Popular Information – Nobel Prize Chemistry 2025, nobelprize.org

[3] Kitagawa et al., "Functional porosity of coordination polymer crystals", Angew. Chem. Int. Ed., 1997

[4] Yaghi et al., "Reticular synthesis and the design of new materials", Nature, 2003