他们在分子全国里造出了“房间”！解读2025诺贝尔化学奖

科技日报记者 张佳欣

假定一名房地产中介担当倾销分子全国的房间房产，他大年夜大年夜约会说：“这是全国一间坦荡宽大年夜大年夜奔放敞亮、专为水分子量身定制的出解独身单身公寓。”

多么的读诺“房子”切实其实存在。它们是化学由科学家尽心筹划的分子建筑——金属无机框架（MOF）
。本年，房间诺贝尔化学奖授予日本科学家北川进 、全国澳除夜利亚科学家理查德·罗布森和美籍约旦科学家奥马尔·亚吉
，出解以嘉奖他们在MOF材料斥中心面的读诺草创性供献。

这类新型分子筹划内部具有除夜量空腔，化学分子可在个中逍遥进出。房间得益于三位科学家的全国工作 ，化学家如今已能筹划出数以万计的出解不合MOF，为化学局限带来延续串“奇不雅不雅不雅不雅不雅不雅”。读诺

罗布森
：化学课上的化学“分子建筑”灵感

科学创作创造常始于“跳出框架”的思虑 。2025年诺贝尔化学奖的故事，源自一节深化的化学课预备。

1974年 ，澳除夜利亚墨尔本除夜学的理查德·罗布森正在为教室建造分子模型 ，他用木球代表原子、木棒代表化学键。玩弄间，他灵光一现：假定能像拼积木一样，让原子或分子屈就其化学特点自行邻接 ，可否构建出新的“分子建筑”
 ？

直到十多年后，他幻想下场出手验证这一设法。罗布森将带正电的铜离子与四臂分子相连络，下场这些分子像钻石晶格一样自组装成轨则的三维晶体筹划，不合的是
，这类晶体内部竟有除夜量空腔 。1989年 ，他在《美国化学会志》上宣布下场，初度提出这类分子群集的潜力，预言它们将授予材料史无前例的性质
。

此后 ，罗布森延续分化出多种含空腔的分子群集
 ，并证实这些筹划内部的离子可以交换 ，从而让物质进出 。他展示了可按需筹划的分子晶体，并提出这类材料可用作催化剂。当然初期材料亏弱安康、易分化 ，被认为“没用”，但罗布森已翻开了“分子建筑”的除夜门。

北川进：让“无用之物”变得有效

20世纪90年代
 ，日本近畿除夜学的北川进接过了罗布森试探的火种。他奉行的信条是 ：“要看到‘无用之物’的用处。”

1992年  ，北川进构建出一种二维分子材料，分子之间构成可包涵丙酮分子的空腔  。当然下场无穷，但这代表一种全新的分子筹划思惟 。他一样用金属离子作为“支点” ，以无机分子相连。

1997年 ，他的团队用钴 、镍
、锌离子与4,4′-联吡啶分子搭建出三维MOF筹划，构成交错的空腔通道  。当他们将资估中的水往除后 ，这些孔洞还是晃荡，可以吸否决释放甲烷、氧气、氮气等气体而晃荡形 。

面对“已有多孔沸石 ，为何还要MOF？”的质疑，北川进给出关头谜底 。他认为，MOF可由多种金属和无机分子构建 ，下场可定制 ，并且材料柔韧 ，能如呼吸般吸否决释放气体
 。这必定义奠定了MOF的科学根本
。

亚吉 ：为分子积木定名并授予实力

在除夜洋彼岸，来自约旦的奥马尔·亚吉在美国延续并拓展了这一理念。

1995年，亚吉正式提出“金属无机框架（MOF）”这一称号 ，定义了这类由金属节点和无机配体构成、具有轨则空腔的晶体筹划
。

随后
，他于1999年研发出MOF-5，这是一种极端晃荡且空间宏除夜的框架筹划，即便在300℃低温下也不会坍塌。最令人震动的是其内部外不雅积：几克MOF-5的内部总面积相当于一个足球场，远超传统沸石
。这意味着它能吸附更多气体 。

亚吉的团队延续扩大年夜大年夜大年夜大年夜MOF家族，创作创作创造出十几种变体，用以储存甲烷、捕获二氧化碳，甚至在戈壁中独霸MOF创作创作创造了“空中取水”的奇不雅不雅不雅不雅不雅不雅 ：夜晚材料吸附氛围中的水汽，日间经太阳加热后释放出液态水 ，为干旱区域供给取水新路途
。

有算作为“21世纪的材料”

如今，科学家已筹划出数以万计的MOF，它们被用于碳捕集、氛围净化 、药物递送 、动力存储等浩瀚前沿局限。甚至在半导体建造中，也有MOF被用于捕获或分化剧毒气体。

一些科学家认为 ，MOF潜力宏除夜，有算作为“21世纪的材料”。非论将来若何，经由过程MOF的斥地 ，三位科学家为我们供给体味决动力、气候与安康等重除夜问题标新路途 ，而这正契合了诺贝尔绝笔中“造福人类”的精力 。

（图片本源：诺贝尔奖官网）