北川進(jìn)（左）、理查德·羅布森（中）和奧馬爾·亞吉。

北京時(shí)間10月8日下午5時(shí)45分許，2025年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉。日本科學(xué)家北川進(jìn)（Susumu Kitagawa）、澳大利亞科學(xué)家理查德·羅布森（Richard Robson）和美國科學(xué)家奧馬爾·亞吉（Omar M. Yaghi）因“開發(fā)了金屬有機(jī)框架（MOF）”獲此殊榮。

諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)委員會(huì)主席海納·林克表示，MOF潛力巨大，為定制具有新功能的材料帶來過去難以想象的機(jī)會(huì)。

“祝賀奧馬爾·亞吉教授！加利福尼亞大學(xué)伯克利分校終于可以給他一個(gè)諾獎(jiǎng)專用車位了！”當(dāng)晚，浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院研究員林世賢在科學(xué)網(wǎng)直播間笑言。

值得稱道的是，亞吉并非起步于名校，而是從一所社區(qū)學(xué)院開啟學(xué)業(yè)，憑借非凡的毅力與智慧，最終獲得諾貝爾獎(jiǎng)。今年，恰逢他提出以MOF為代表的“網(wǎng)格化學(xué)”概念30周年。

微觀世界“搭積木”

《中國科學(xué)報(bào)》：你對(duì)3位科學(xué)家獲得今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)有何感受？

復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授李巧偉：我是亞吉教授的博士生，于2004年至2010年在他的課題組學(xué)習(xí)。今年是他開創(chuàng)以MOF為代表的“網(wǎng)格化學(xué)”領(lǐng)域30周年。

我認(rèn)為，今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給這3位教授實(shí)至名歸。

北川進(jìn)是MOF領(lǐng)域的著名學(xué)者。他的貢獻(xiàn)是將“配位聚合物”的概念提升到“多孔配位聚合物”。他最早通過高壓氣體吸附實(shí)驗(yàn)證明了這類材料具有讓分子進(jìn)入的孔道，這是證明其多孔性的第一步。

羅布森最重要的貢獻(xiàn)是將晶體化學(xué)“頂點(diǎn)與邊”的基本幾何原理引入了框架材料的研究。這為框架帶來“設(shè)計(jì)感”，讓我們能夠通過選擇特定的“頂點(diǎn)”和“邊”來預(yù)測和構(gòu)建目標(biāo)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為MOF的早期發(fā)展提供了重要理論指導(dǎo)。

林世賢：得知亞吉獲得諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)，我非常激動(dòng)！我在美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校求學(xué)時(shí)，就和同事討論他什么時(shí)候會(huì)拿諾貝爾獎(jiǎng)，伯克利校園什么時(shí)候會(huì)給他增加車位。

伯克利校園建在半山坡上，空間非常有限，校內(nèi)停車位極其緊張。學(xué)校有個(gè)特別關(guān)懷政策，允許諾貝爾獎(jiǎng)得主把車直接開到學(xué)校里，以示尊重。其他師生只能把車停在校外停車場，再步行爬山到學(xué)校。這個(gè)小小的福利成了學(xué)校里的一樁美談。

上海交通大學(xué)長聘教軌副教授董金橋：3位得主提出了一種全新的材料構(gòu)建方法，利用金屬離子與有機(jī)配體的自組裝過程，構(gòu)建出結(jié)構(gòu)高度可控的晶態(tài)多孔材料。這種材料體系兼具無機(jī)材料的穩(wěn)定性與有機(jī)材料的可設(shè)計(jì)性，突破了傳統(tǒng)材料在結(jié)構(gòu)調(diào)控和功能實(shí)現(xiàn)方面的局限，開辟了多孔材料研究的新范式。

《中國科學(xué)報(bào)》：如何通俗理解MOF這一概念？

中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授張翼：人類歷史上第一個(gè)廣義上的MOF材料是一種被稱為“普魯士藍(lán)”的染料，它非常穩(wěn)定。但問題在于，像普魯士藍(lán)這樣極其穩(wěn)定的框架材料，往往缺乏我們所需的催化活性。我們可以把構(gòu)建MOF想象成微觀世界的“搭積木”：一個(gè)金屬離子作為核心，周圍通過配位鍵連接各種有機(jī)配體，從而搭建出各種各樣、形狀各異的框架結(jié)構(gòu)。

華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授姜雪峰：我們?cè)诨ゎI(lǐng)域模仿自然界，用有機(jī)配體與金屬配位，像“搭樂高”一樣搭建出籠子、框架、正四面體等不同結(jié)構(gòu)，這就是MOF。MOF本質(zhì)上是化學(xué)領(lǐng)域的“限域工具”?！跋抻颉币馕吨逊肿酉拗圃谔囟ǚ秶?，分子的電子躍遷、軌道排布、催化特征等都不同于宏觀體系，從而帶來很多新規(guī)律。

已有商業(yè)應(yīng)用

《中國科學(xué)報(bào)》：MOF的應(yīng)用價(jià)值和前景如何？

董金橋：由于具有可調(diào)節(jié)的孔隙結(jié)構(gòu)和高度有序的晶體排列，MOF材料展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。例如，在氣體吸附領(lǐng)域，MOF可用于選擇性吸附工業(yè)煤氣中的氮?dú)狻⒍趸嫉饶繕?biāo)分子，表現(xiàn)出優(yōu)異的分離與純化性能。在催化領(lǐng)域，將有機(jī)催化劑固定于MOF的孔腔結(jié)構(gòu)中，不僅可實(shí)現(xiàn)立體選擇性和限域效應(yīng)，還能有效防止催化劑失活，顯著提高催化效率、增加循環(huán)使用次數(shù)，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。

目前，部分MOF材料已在商業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)初步應(yīng)用，特別是在氣體儲(chǔ)存與分離方面展現(xiàn)出廣闊前景?？梢灶A(yù)見，隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和成本的持續(xù)優(yōu)化，MOF材料將在更多行業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，釋放其在能源、環(huán)境、醫(yī)藥等關(guān)鍵領(lǐng)域的巨大潛力。我們期待MOF成為推動(dòng)新材料變革的重要力量。

林世賢：在高校和科研機(jī)構(gòu)，MOF材料被廣泛研究，我相信諾貝爾獎(jiǎng)的授予會(huì)極大激發(fā)商業(yè)轉(zhuǎn)化熱情，為這種框架材料找到改變?nèi)祟惿】档膭?chuàng)新應(yīng)用。

姜雪峰：MOF憑借多孔結(jié)構(gòu)，在氣體分離、檢測、催化及藥物緩釋等方面展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，其“積木式”籠狀結(jié)構(gòu)在工業(yè)復(fù)雜環(huán)境下易塌陷，穩(wěn)定性仍是產(chǎn)業(yè)化的主要瓶頸。此次獲頒諾貝爾獎(jiǎng)既是對(duì)3位奠基者貢獻(xiàn)的肯定，也寄托了人們對(duì)開發(fā)更穩(wěn)定、更廉價(jià)、適用性更強(qiáng)的MOF材料的期待，未來MOF材料有望實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用。

《中國科學(xué)報(bào)》：應(yīng)當(dāng)如何看待MOF在儲(chǔ)氫方面的應(yīng)用潛力？

李巧偉：大約20年前，曾有人提出用MOF儲(chǔ)氫。研究發(fā)現(xiàn)，在低溫高壓下，MOF具有可觀的儲(chǔ)氫吸附量。如今，其能實(shí)現(xiàn)的儲(chǔ)氫量越來越多，所需條件如溫度越來越接近常溫，正慢慢靠近商業(yè)化的目標(biāo)。對(duì)于利用MOF再結(jié)合其他材料的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫，我持樂觀態(tài)度。

《中國科學(xué)報(bào)》：一個(gè)領(lǐng)域獲得諾貝爾獎(jiǎng)，是否意味著它已到達(dá)巔峰？這對(duì)領(lǐng)域未來的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生什么影響？

張翼：我不這么認(rèn)為。我們可以用超分子化學(xué)來類比，它在1987年首次獲獎(jiǎng)之后，2016年再次獲獎(jiǎng)。諾貝爾獎(jiǎng)不是終點(diǎn)，而更像是一個(gè)里程碑，標(biāo)志著這個(gè)領(lǐng)域的成熟與具備巨大潛力，并激勵(lì)更多人才和資源涌入，推動(dòng)它走向新的高峰。當(dāng)然，這最終取決于該領(lǐng)域未來在實(shí)際應(yīng)用方面的突破。

董金橋：諾貝爾獎(jiǎng)的光環(huán)將進(jìn)一步激發(fā)全球科學(xué)界對(duì)該領(lǐng)域的關(guān)注與投入，推動(dòng)MOF從結(jié)構(gòu)構(gòu)筑向功能應(yīng)用加速轉(zhuǎn)化。事實(shí)上，諾貝爾獎(jiǎng)往往并非某一研究方向的終點(diǎn)，而是新的起點(diǎn)。

“英雄不問出處”

《中國科學(xué)報(bào)》：從這次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主看，你認(rèn)為科學(xué)家成功的“道”是什么？

李巧偉：亞吉出生在約旦，在美國從一所社區(qū)學(xué)院開啟他的學(xué)業(yè)。之后，他在美國紐約州立大學(xué)讀本科，博士學(xué)位在美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（UIUC）獲得。他富有遠(yuǎn)見，早年即提出框架化學(xué)構(gòu)想，并憑借敏銳的洞察力投身多孔材料領(lǐng)域。他大力支持學(xué)生創(chuàng)新，共價(jià)有機(jī)框架（COF）的開創(chuàng)性研究便始于讓學(xué)生自由探索，后經(jīng)他推動(dòng)發(fā)展成為重要方向。

張翼：堅(jiān)持至關(guān)重要，尤其是在你不知道前方會(huì)有什么結(jié)果甚至感到迷茫的時(shí)候。這次獲獎(jiǎng)讓我深感“英雄不問出處”。一方面，科研人員不要因?yàn)槠瘘c(diǎn)低而自我設(shè)限；另一方面，建議一些高校和科研機(jī)構(gòu)不要過于看重科研人員的“第一學(xué)歷”或出身。真正重要的是他們的科學(xué)洞察力、創(chuàng)造力和持之以恒的努力。

姜雪峰：如果用一個(gè)關(guān)鍵詞概括，我覺得是“好玩”?？茖W(xué)家起步時(shí)往往帶有一定“功利性”——為解決某個(gè)問題而研究。但真正深入之后，需放下功利，回歸好奇與熱愛。MOF結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，有如中國結(jié)、圓環(huán)、方籠等形態(tài)，搭建它們本身就充滿樂趣。

科學(xué)探索中，大多數(shù)嘗試未必如愿，但正是在不斷試錯(cuò)中接近未知、解決真問題。要讓青少年因“好玩”而選擇科學(xué)，在探索中理解自然規(guī)律、克服對(duì)未知的恐懼，進(jìn)而以認(rèn)知反哺個(gè)人成長與社會(huì)發(fā)展。對(duì)科技工作者來說，終極狀態(tài)就是在好玩中創(chuàng)造“有用”，用“有用”解決人類問題。

林世賢：對(duì)于MOF的成功，我最大的感觸就是“簡潔之美”——材料的合成路徑非常簡潔、材料本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)簡潔之美、科學(xué)家做研究的心態(tài)很簡潔。正所謂“大道至簡”，或許我們每位科研工作者都應(yīng)該思考，怎么做更簡潔的科學(xué)。

《中國科學(xué)報(bào)》：亞吉是一位什么樣的科學(xué)家？

李巧偉：在我6年的學(xué)習(xí)生涯中，研究工作大多圍繞興趣展開，他不會(huì)指定一個(gè)必須達(dá)成的應(yīng)用目標(biāo)。這讓我們憑著好奇心去工作。其實(shí)，我前三四年的成果并不突出，但我并沒有感受到發(fā)表論文的壓力，這讓我能以更好的心態(tài)深耕課題。

畢業(yè)之后，我們?nèi)员３种己玫膸熒?dòng)，我經(jīng)常邀請(qǐng)他來復(fù)旦大學(xué)做講座，我們也會(huì)及時(shí)溝通科研進(jìn)展。他是一位真正將科學(xué)研究置于至高地位的令人敬佩的老師。

美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校博士后周子暉：我是亞吉教授的博士生，現(xiàn)在他課題組進(jìn)行博士后研究。他事無巨細(xì)地關(guān)心學(xué)生，不管是新生還是即將找工作的畢業(yè)生，如果我們想找他一對(duì)一討論，給他發(fā)個(gè)郵件，一周內(nèi)基本就能見面。

只要他在學(xué)校，從早晨8點(diǎn)到下午4點(diǎn)，一整天都泡在實(shí)驗(yàn)室里。

林世賢：亞吉的經(jīng)歷富于傳奇色彩，極具感染力。聽說他15歲移民美國，從零學(xué)英語。他樹立了一個(gè)強(qiáng)大的科學(xué)家典型——通過努力實(shí)現(xiàn)科研理想，重塑命運(yùn)。后來，我還了解到，他因童年缺水的經(jīng)歷，執(zhí)著于研發(fā)從空氣中取水的MOF材料。他將個(gè)人夢(mèng)想融入科研，彰顯了科學(xué)背后深刻的人文價(jià)值。