·“中國(guó)擁有這么大的市場(chǎng)基礎(chǔ)，同時(shí)在綠色科技與碳中和目標(biāo)上始終保持高標(biāo)準(zhǔn)與堅(jiān)定投入，因此，這項(xiàng)技術(shù)很有可能率先在中國(guó)落地?！?011年至2015年在奧馬爾·亞吉實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究、現(xiàn)為上?？萍即髮W(xué)2060研究院副院長(zhǎng)章躍標(biāo)說(shuō)。

北京時(shí)間10月8日17時(shí)45分，2025年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉。瑞典皇家科學(xué)院（The Royal Swedish Academy of Sciences）決定將獎(jiǎng)項(xiàng)授予北川進(jìn)（Susumu Kitagawa），理查德·羅布森（Richard Robson），奧馬爾·亞吉（Omar M. Yaghi），以表彰三位科學(xué)家在金屬有機(jī)框架材料（MOF, Metal-Organic Framework）的開(kāi)發(fā)方面作出的貢獻(xiàn)。三位獲獎(jiǎng)?wù)邔⑵椒?100萬(wàn)瑞典克朗（約合836萬(wàn)元人民幣）獎(jiǎng)金。

北川進(jìn)（Susumu Kitagawa）于1951年出生于日本京都，1979年獲得日本京都大學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任日本京都大學(xué)教授，也是日本第27個(gè)自然科學(xué)獎(jiǎng)得主（含三位美籍），就在10月6日，大阪大學(xué)教授坂口志文榮獲2025諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

奧馬爾·亞吉于1965年出生于約旦安曼。1990年獲得美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校博士學(xué)位，現(xiàn)為美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校教授。由于其杰出的研究成果，亞吉教授曾于2018年獲得沃爾夫化學(xué)獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)項(xiàng)素有“諾貝爾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)之稱(chēng)?！?/p>

理查德·羅布森，1937年出生于英國(guó)格勒斯本，1962年獲得英國(guó)牛津大學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為澳大利亞墨爾本大學(xué)教授。

諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)委員會(huì)主席海納·林克（Heiner Linke）表示：“金屬有機(jī)框架具有巨大的潛力，為量身定制、具有新功能的材料帶來(lái)了前所未有的可能性。”

“我們每一年都會(huì)期待MOF技術(shù)拿諾獎(jiǎng)，今年拿到獎(jiǎng)是眾望所歸?！?0月8日，上?？萍即髮W(xué)2060研究院副院長(zhǎng)章躍標(biāo)在接受澎湃科技采訪時(shí)表示。2011年至2015年期間，章躍標(biāo)在奧馬爾·亞吉門(mén)下從事博士后研究。與章躍標(biāo)同門(mén)，曾是奧馬爾·亞吉博士生的復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授、博士生導(dǎo)師李巧偉告訴澎湃科技，金屬有機(jī)框架這一概念距今已有30年的發(fā)展，今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給三位科學(xué)家“實(shí)至名歸”。

MOF為何被視為顛覆性創(chuàng)新？

什么是金屬有機(jī)框架（MOF）？

章躍標(biāo)告訴澎湃科技，這種材料是由金屬中心和有機(jī)配體共同組成的結(jié)構(gòu)，可以把它想象成一個(gè)“納米級(jí)建筑”：有機(jī)分子像“支柱”，金屬離子則作為“連接節(jié)點(diǎn)”，共同搭建出一個(gè)具有連通空間的三維框架。

正因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)在分子尺度上創(chuàng)造出了“空間化學(xué)（Chemistry of Space）”——即能夠在納米空間中，讓晶體或小分子在其中有序排列與運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)客體分子等的吸附、儲(chǔ)存、分離與轉(zhuǎn)化等多種功能。

時(shí)間回到1989年，理查德·羅布森（Richard Robson）嘗試以一種全新的方式利用原子的固有屬性。他將帶正電的銅離子與一個(gè)四臂分子結(jié)合在一起，這種分子的每個(gè)“臂”的末端都有一個(gè)化學(xué)基團(tuán)，可以吸引銅離子。當(dāng)它們結(jié)合在一起時(shí)，它們結(jié)合形成了一個(gè)結(jié)構(gòu)有序、空間寬闊的晶體——就像一塊充滿(mǎn)無(wú)數(shù)空腔的“分子鉆石”。當(dāng)時(shí)，幾乎沒(méi)人相信可以用有機(jī)化學(xué)的方式做出像晶體一樣穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

羅布森立即意識(shí)到了這一分子結(jié)構(gòu)的潛力，但它并不穩(wěn)定，容易坍塌。隨后，北川進(jìn)和奧馬爾·亞希為這種構(gòu)筑方法奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1995年，奧馬爾·亞吉首次系統(tǒng)提出金屬有機(jī)框架（MOF）這一概念。那一年，他發(fā)表了行業(yè)內(nèi)具有奠基性論文《含大矩形孔道的金屬有機(jī)框架的水熱合成》（“Hydrothermal synthesis of a metal–organic framework containing large rectangular channels”），他們通過(guò)水熱反應(yīng)構(gòu)筑出具有規(guī)則且穩(wěn)定孔道結(jié)構(gòu)的 MOF 晶體，展示了這種新型材料的“可設(shè)計(jì)性”和“永久孔隙性”，標(biāo)志著 MOF 研究領(lǐng)域的開(kāi)端。

北川進(jìn)在20世紀(jì)90年代提出并實(shí)驗(yàn)證明，氣體分子能夠可逆地進(jìn)入并流出金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)中，從而揭示其“可呼吸”的多孔性；他同時(shí)預(yù)測(cè)并驗(yàn)證了 MOF 可以具有柔性（breathing behavior），即在吸附或釋放分子時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生可逆變化。

根據(jù)諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)，繼三位獲獎(jiǎng)?wù)叩耐黄菩园l(fā)現(xiàn)之后，化學(xué)家們已構(gòu)建出數(shù)以萬(wàn)計(jì)種不同類(lèi)型的 MOF。其中一些可能有助于解決人類(lèi)面臨的一些重大挑戰(zhàn)，其應(yīng)用范圍包括從水中分離全氟辛烷磺酸 (PFAS）、分解環(huán)境中的痕量藥物、捕獲二氧化碳或從沙漠空氣中獲取水。

MOF應(yīng)用最有可能在中國(guó)先落地

奧馬爾·亞吉是金屬有機(jī)框架和共價(jià)有機(jī)框架（Covalent Organic Framework, COF）等相關(guān)領(lǐng)域的開(kāi)拓者和奠基人，在功能多孔材料的合成及其應(yīng)用方面（如氫氣、甲烷儲(chǔ)存，二氧化碳捕集，氣體分離，水捕集）做出了開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，掀起了MOF、COF等方面的研究熱潮。

李巧偉向澎湃科技表示，奧馬爾·亞吉是一位值得敬佩的老師，非常重視基礎(chǔ)研究。他博士畢業(yè)后至今仍與導(dǎo)師保持非常好的互動(dòng)關(guān)系，也會(huì)邀請(qǐng)他來(lái)復(fù)旦做講座。

章躍標(biāo)于2011年至2015年在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校從事博士后研究。他告訴澎湃科技，合作導(dǎo)師奧馬爾·亞吉教授是一位非常有人格魅力的科學(xué)家，他的研究團(tuán)隊(duì)也非常歡迎中國(guó)科研人員加入。

“他對(duì)我們說(shuō)的最多一句話(huà)是Work Harder（努力工作），特別是最近幾年時(shí)間覺(jué)得人的生命非常短暫，有夢(mèng)想一定要盡快實(shí)現(xiàn)。”章躍標(biāo)說(shuō)。

他認(rèn)為，這次獲獎(jiǎng)并不是終點(diǎn)，而是一個(gè)新的起點(diǎn)。不僅讓公眾重新關(guān)注這種新型材料的價(jià)值，未來(lái)也可能會(huì)有更好的商業(yè)應(yīng)用。

章躍標(biāo)說(shuō)，相比傳統(tǒng)的多孔材料（如以二氧化硅和氧化鋁為主的沸石），金屬有機(jī)框架（MOF）中引入了有機(jī)成分，因此不少人最初認(rèn)為它的成本會(huì)更高。但事實(shí)證明，這一擔(dān)憂(yōu)是可以克服的，研究者可以選擇價(jià)格低廉的有機(jī)配體，并通過(guò)大規(guī)模合成來(lái)降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，借助無(wú)溶劑、綠色工藝，還能進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率和可持續(xù)性。因此，從技術(shù)路徑上看，MOF的規(guī)模化生產(chǎn)完全可行。另一方面，MOF的潛力還在于它能夠創(chuàng)造高于成本的應(yīng)用價(jià)值，具備良好的商業(yè)化前景。

章躍標(biāo)認(rèn)為，未來(lái)MOF相關(guān)研究將逐步走向工業(yè)化與實(shí)際應(yīng)用階段，尤其是在中國(guó)。憑借完整的供應(yīng)鏈體系和成熟的工程師團(tuán)隊(duì)，這類(lèi)技術(shù)有望率先在中國(guó)實(shí)現(xiàn)落地與規(guī)?；瘧?yīng)用?！爸袊?guó)擁有這么大的市場(chǎng)基礎(chǔ)，同時(shí)在綠色科技與碳中和目標(biāo)上始終保持高標(biāo)準(zhǔn)與堅(jiān)定投入，因此這項(xiàng)技術(shù)最有可能在中國(guó)落地?！闭萝S標(biāo)說(shuō)。

化學(xué)正變成萬(wàn)物之交點(diǎn)

2025年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)曾被認(rèn)為“最難預(yù)測(cè)”的獎(jiǎng)項(xiàng)，此前英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)旗下的《化學(xué)世界》認(rèn)為，今年曾被認(rèn)為最有可能獲獎(jiǎng)的三個(gè)方向是：?jiǎn)卧哟呋?、綠色電池以及生物分子凝聚體。

科普達(dá)人、美國(guó)康奈爾大學(xué)全獎(jiǎng)物理化學(xué)博士包坤在接受澎湃科技采訪時(shí)認(rèn)為，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)其實(shí)非常清楚地反映一個(gè)事實(shí)，即化學(xué)不再是一個(gè)“獨(dú)立的學(xué)科”，而是連接一切科學(xué)的橋梁。比如，材料科學(xué)要靠化學(xué)設(shè)計(jì)分子；生物科學(xué)要靠化學(xué)理解生命反應(yīng)；AI科學(xué)也要靠化學(xué)模擬現(xiàn)實(shí)世界的能量、結(jié)構(gòu)、反應(yīng)。

這就是近幾年會(huì)看到DNA結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)拿化學(xué)獎(jiǎng)，電池、晶體管拿化學(xué)獎(jiǎng)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、催化AI模型入圍預(yù)測(cè)名單。在科學(xué)的演化中，化學(xué)正變成萬(wàn)物之交點(diǎn)。諾貝爾獎(jiǎng)每年選的焦點(diǎn)，其實(shí)在映射“人類(lèi)正在往哪個(gè)方向理解世界”。

自1901年以來(lái)，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)共頒發(fā)過(guò)116次，共有195人獲得過(guò)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。獲得化學(xué)獎(jiǎng)年齡最小的人是弗雷德里克·約里奧（Frédéric Joliot），獲獎(jiǎng)時(shí) 35 歲，年齡最大的人是約翰·B·古迪納夫（John B. Goodenough），獲獎(jiǎng)時(shí) 97 歲。

近三年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)情況： 

2024年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予三位科學(xué)家，一半授予美國(guó)華盛頓大學(xué)的大衛(wèi)·貝克 (David Baker），以表彰其在計(jì)算蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)方面的貢獻(xiàn)，另一半則共同授予英國(guó)倫敦人工智能公司谷歌DeepMind公司的丹米斯·哈薩比斯（Demis Hassabis）和約翰·喬普（John M. Jumper），以表彰其在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方面的貢獻(xiàn)。

2023年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)麻省理工學(xué)院教授蒙吉·G·巴文迪（Moungi G. Bawendi）、美國(guó)哥倫比亞大學(xué)教授路易斯·E·布魯斯（Louis E. Brus）和美國(guó)納米晶體技術(shù)公司前首席科學(xué)家阿列克謝·伊基莫夫（Alexei Ekimov），以表彰他們?cè)诎l(fā)現(xiàn)和合成量子點(diǎn)（quantum dots）方面作出的貢獻(xiàn)。

2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)化學(xué)家卡羅琳·貝爾托西（Carolyn R. Bertozzi）、丹麥化學(xué)家摩頓·梅爾達(dá)爾（Morten Meldal）和美國(guó)化學(xué)家卡爾·巴里·夏普利斯（K. Barry Sharpless），以表彰他們?cè)邳c(diǎn)擊化學(xué)和生物正交化學(xué)研究方面的貢獻(xiàn)。