来自 科技2025-10-09 12:01:31
【导语】北京时间10月8日下午，2025年诺贝尔化学奖揭晓，日本科学家北川进、澳大利亚科学家理查德·罗布森和美国科学家奥马尔·亚吉因开发金属有机框架（MOF）获此殊荣。MOF潜力巨大，为定制新功能材料带来新机遇。其中，亚吉从社区学院起步终获诺奖，恰逢其提出“网格化学”概念30周年。多位专家解读MOF，认为其开辟多孔材料研究新范式，应用前景广阔，此次获奖既是对奠基者贡献的肯定，也寄托了人们对开发更稳定、适用性更强MOF材料的期待。
北川进（左）、理查德·罗布森（中）和奥马尔·亚吉。
北京时间10月8日下午5时45分许，2025年诺贝尔化学奖揭晓。日本科学家北川进（Susumu Kitagawa）、澳大利亚科学家理查德·罗布森（Richard Robson）和美国科学家奥马尔·亚吉（Omar M. Yaghi）因“开发了金属有机框架（MOF）”获此殊荣。
诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克表示，MOF潜力巨大，为定制具有新功能的材料带来过去难以想象的机会。
“祝贺奥马尔·亚吉教授！加利福尼亚大学伯克利分校终于可以给他一个诺奖专用车位了！”当晚，浙江大学生命科学研究院研究员林世贤在科学网直播间笑言。
值得称道的是，亚吉并非起步于名校，而是从一所社区学院开启学业，凭借非凡的毅力与智慧，最终获得诺贝尔奖。今年，恰逢他提出以MOF为代表的“网格化学”概念30周年。
微观世界“搭积木”
《中国科学报》：你对3位科学家获得今年诺贝尔化学奖有何感受？
复旦大学化学系教授李巧伟：我是亚吉教授的博士生，于2004年至2010年在他的课题组学习。今年是他开创以MOF为代表的“网格化学”领域30周年。
我认为，今年诺贝尔化学奖颁给这3位教授实至名归。
北川进是MOF领域的著名学者。他的贡献是将“配位聚合物”的概念提升到“多孔配位聚合物”。他最早通过高压气体吸附实验证明了这类材料具有让分子进入的孔道，这是证明其多孔性的第一步。
罗布森最重要的贡献是将晶体化学“顶点与边”的基本几何原理引入了框架材料的研究。这为框架带来“设计感”，让我们能够通过选择特定的“顶点”和“边”来预测和构建目标拓扑结构，为MOF的早期发展提供了重要理论指导。
林世贤：得知亚吉获得诺贝尔奖时，我非常激动！我在美国加利福尼亚大学伯克利分校求学时，就和同事讨论他什么时候会拿诺贝尔奖，伯克利校园什么时候会给他增加车位。
伯克利校园建在半山坡上，空间非常有限，校内停车位极其紧张。学校有个特别关怀政策，允许诺贝尔奖得主把车直接开到学校里，以示尊重。其他师生(shēng)只(zhǐ)能把车停在校外停车场，再步行爬山到学校。这个小小的福利成了学校里的一桩美谈。
上海交通大学长聘教轨副教授董金桥：3位得主提出了一种全新的材料构建方法，利用金属离子与有机配体的自组装过程，构建出结构高度可控的晶态多孔材料。这种材料体系兼具无机材料的稳定性与有机材料的可设计性，突破了传统材料在结构调控和功能实现方面的局限，开辟了多孔材料研究的新范式。
《中国科学报》：如何通俗理解MOF这一概念？
中南(nán)大(dà)学(xué)化(huà)学(xué)化(huà)工(gōng)学(xué)院(yuàn)教(jiào)授(shòu)张(zhāng)翼(yì)：人(rén)类(lèi)历(lì)史(shǐ)上(shàng)第(dì)一(yī)个(gè)广(guǎng)义(yì)上(shàng)的(de)MOF材(cái)料(liào)是(shì)一(yī)种(zhǒng)被(bèi)称(chēng)为(wèi)“普(pǔ)鲁(lǔ)士(shì)蓝(lán)”的(de)染(rǎn)料(liào)，它(tā)非(fēi)常(cháng)稳(wěn)定(dìng)。但问题在于，像普鲁士蓝这样极其稳定的框架材料，往往缺乏我们所需的催化活性。我们可以把构建MOF想象成微观世界的“搭积木”：一个金属离子作为核心，周围通过配位键连接各种(zhǒng)有(yǒu)机(jī)配(pèi)体(tǐ)，从(cóng)而(ér)搭(dā)建(jiàn)出(chū)各(gè)种(zhǒng)各(gè)样(yàng)、形(xíng)状(zhuàng)各(gè)异(yì)的(de)框(kuāng)架(jià)结(jié)构(gòu)。
华(huá)东(dōng)师(shī)范(fàn)大(dà)学(xué)化(huà)学(xué)与(yǔ)分(fēn)子(zi)工(gōng)程(chéng)学(xué)院(yuàn)教(jiào)授(shòu)姜(jiāng)雪(xuě)峰(fēng)：我(wǒ)们(men)在(zài)化工领域模仿自然界，用有机配体与金属配位，像“搭乐高”一样搭建出笼子、框架、正四面体等不同结构，这就是MOF。MOF本质上是化学领域的“限域工具”。“限域”意味着把分子限制在特定范围里，分子的电子跃迁、轨道排布、催化特征等都不同于宏观体系，从而带来很多新规律。
已有商业应用
《中国科学报》：MOF的应用价值和前景如何？
董金桥：由于具有可调节的孔隙结构和高度有序的晶体排列，MOF材料展现出极大的应用潜力。例如，在气体吸附领域，MOF可用于选择性吸附工业煤气中的氮气、二氧化(huà)碳(tàn)等目标分子，表现出优异的分离与纯化性能。在催化领域，将有机催化剂固定于MOF的孔腔结构中，不仅可实现立体选择性和限域效应，还能有效防止催化剂失活，显著提高催化效率、增加循环使用次数，进而降低生产成本。
目前，部分MOF材料已在商业领域实现初步应用，特别是在气体储存与分离方面展现出广阔前景。可以预见，随着相关技术的进一步发展和成本的持续优化，MOF材料将在更多行业实现规模化应用，释放其在能源、环境、医药等关键领域的巨大潜力。我们期待MOF成为推动新材料变革的重要力量。
林世贤：在高校和科研机构，MOF材料被广泛研究，我相信诺贝尔奖的授予会极大激发商业转化热情，为这种框架材料找到改变人类生命健康的创新应用。
姜雪峰：MOF凭借多孔结构，在气体分离、检测、催化及药物缓释等方面展现出广阔的应用前景。然而，其“积木式”笼状结构在工业复杂环境下易塌陷，稳定性仍是产业化的主要瓶颈。此次获颁诺贝尔奖既是对3位奠基者贡献的肯定，也寄托了人们对开发更稳定、更廉价、适用性更强的MOF材料的期待，未来MOF材料有望实现更多应用。
《中国科学报》：应当如何看待MOF在储氢方面的应用潜力？
李巧伟：大约20年前，曾有人提出用MOF储氢。研究发现，在低温高压下，MOF具有可观的储氢吸附量。如今，其能实现的储氢量越来越多，所需条件如温度越来越接近常温，正慢慢靠近商业化的目标。对于利用MOF再结合其他材料的优点实现储氢，我持乐观态度。
《中国科学报》：一个领域获得诺贝尔(ěr)奖(jiǎng)，是(shì)否(fǒu)意(yì)味(wèi)着(zhe)它(tā)已(yǐ)到(dào)达(dá)巅(diān)峰(fēng)？这(zhè)对(duì)领(lǐng)域未(wèi)来(lái)的(de)发(fā)展(zhǎn)会(huì)产(chǎn)生(shēng)什(shén)么(me)影(yǐng)响(xiǎng)？
张(zhāng)翼(yì)：我(wǒ)不(bù)这(zhè)么(me)认(rèn)为(wèi)。我(wǒ)们(men)可(kě)以(yǐ)用(yòng)超(chāo)分(fēn)子(zi)化(huà)学(xué)来(lái)类比，它在1987年首次获奖之后，2016年再次获奖。诺贝尔奖不是终点，而更像是一个里程碑，标志着这个领域的成熟与具备巨大潜力，并激励更多人才和资源涌入，推动它走向新的高峰。当然，这最终取决于该领域未来在实际应用方面的突破。
董金桥：诺贝尔奖的光环将进一步激发全球科学界对该领域的关注与投入，推动MOF从结构构筑向功能应用加速转化。事实上，诺贝尔奖往往并非某一研究方向的终点，而是新的起点。
“英雄不问出处”
《中国科学报》：从这次诺贝尔化学奖得主看，你认为科学家成功的“道”是什么？
李巧伟：亚吉出生在约旦，在美国从一所社区学院开启他的学业。之后，他在美国纽约州立大学读本科，博士学位在美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）获得。他富有远见，早年即提出框架化学构想，并凭借敏锐的洞察力投身多孔材料领域。他大力支持学生创新，共价有机框架（COF）的开创性研究便始于让学生自由探索，后经他推动发展成为重要方向。
张翼：坚持至关重要，尤其是在你不知道前方会有什么结果甚至感到迷茫的时候。这次获奖让我深感“英雄不问出处”。一方面，科研人员不要因(yīn)为(wèi)起(qǐ)点(diǎn)低(dī)而(ér)自(zì)我(wǒ)设(shè)限(xiàn)；另(lìng)一(yī)方(fāng)面(miàn)，建(jiàn)议(yì)一(yī)些(xiē)高(gāo)校(xiào)和(hé)科(kē)研(yán)机(jī)构(gòu)不(bù)要(yào)过于看重科研人员的“第一学历”或出身。真正重要的是他们的科学洞察力、创造力和持之以恒的努力。
姜雪峰：如果用一个关键词概括，我觉得是“好玩”。科学家起步时往往带有一定“功利性”——为解决某个问题而研究。但真正深入之后，需放下功利，回归好奇与热爱。MOF结构千变万化，有如中国结、圆环、方笼等形态，搭建它们本身就充满乐趣。
科学探索中，大多数尝试未必如愿，但正是在不断试错中接近未知、解决真问题。要让青少年因“好玩”而选择科学，在探索中理解自然规律、克服对未知的恐惧，进而以认知反哺个人成长与社会发展。对科技工作者来说，终极状态就是在好玩中创造“有用”，用“有用”解决人类问题。
林世贤：对于MOF的成功，我最大的感触就是“简洁之美”——材料的合成路径非常简洁、材料本身的化学结构体现简洁之美、科学家做研究的心态很简洁。正所谓“大道至简”，或许我们每位科研工作者都应该思考，怎么做更简洁的科学。
《中国科学报》：亚吉是一位什么样的科学家？
李巧伟：在我6年的学习生涯中，研究工作大多围绕兴趣展开，他不会指定一个必须达成的应用目标。这让我们凭着好奇心去工作。其实，我前三四年的成果并不突出，但我并没有感受到发表论文的压力，这让我能以更好的心态深耕课题。
毕业之后，我们仍保持着良好的师生互动，我经常邀请他来复旦大学做讲座，我们也会及时沟通科研进展。他是一位真正将科学研究置于至高地位的令人敬佩的老师。
美国加利福尼亚大学伯克利分校博士后周子晖：我是亚吉教授的博士生，现在他课题组进行博士后研究。他事无巨细地关心学生，不管是新生还是即将找工作的毕业生，如果我们想找他一对一讨论，给他发个邮件，一周内基本就能(néng)见(jiàn)面(miàn)。
只(zhǐ)要(yào)他(tā)在(zài)学(xué)校(xiào)，从(cóng)早(zǎo)晨(chen)8点(diǎn)到(dào)下(xià)午(wǔ)4点(diǎn)，一(yī)整(zhěng)天(tiān)都(dōu)泡(pào)在(zài)实(shí)验(yàn)室(shì)里(lǐ)。
林(lín)世(shì)贤(xián)：亚(yà)吉(jí)的(de)经(jīng)历(lì)富(fù)于(yú)传(chuán)奇(qí)色(sè)彩(cǎi)，极(jí)具(jù)感染力。听说他15岁移民美国，从零学英语。他树立了一个强大的科学家(jiā)典(diǎn)型(xíng)——通(tōng)过(guò)努(nǔ)力(lì)实(shí)现(xiàn)科(kē)研(yán)理(lǐ)想(xiǎng)，重(zhòng)塑(sù)命(mìng)运(yùn)。后(hòu)来(lái)，我(wǒ)还(hái)了(le)解(jiě)到(dào)，他(tā)因(yīn)童(tóng)年(nián)缺(quē)水(shuǐ)的(de)经(jīng)历(lì)，执(zhí)着(zhe)于研发从空气中取水的MOF材料。他将个人梦想融入科研，彰显了科学背后深刻的人文价值。
