瑞典皇家科学院宣布,将2025年诺贝尔化学奖授予三位科学家——日本学者北川进、英国学者理查德·罗布森以及约旦裔科学家奥马尔·M·亚吉,以表彰他们在金属有机框架材料领域作出的开创性贡献。这种新型多孔材料因其独特的分子结构,为环境治理、能源存储和清洁水获取提供了革命性解决方案。
金属有机框架材料由金属离子与有机配体通过自组装形成,内部包含大量规则排列的纳米级空腔。评委会指出,这种结构允许分子自由进出,可应用于从沙漠空气中提取水分、净化水体污染物、捕获二氧化碳以及储存氢气等关键领域。诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克强调,该技术为定制功能性材料开辟了前所未有的可能性。
追溯研究历程,1989年理查德·罗布森首次尝试利用原子固有特性构建新型晶体。他将带正电的铜离子与四臂有机分子结合,形成具有周期性空腔的钻石状结构。尽管初期成果存在稳定性缺陷,但这一突破性思路为后续研究奠定了基础。北川进与奥马尔·M·亚吉在1992年至2003年间取得关键进展:前者证实气体分子可在框架内流动,并预测材料柔性;后者开发出高稳定性结构,通过精准设计赋予材料特定性能。
目前,化学界已基于该理论合成数万种金属有机框架材料。部分成果已展现实际应用价值:从水体中分离全氟化合物、降解微量药物残留、高效捕获二氧化碳以及在干旱地区采集空气水分。这些特性使其成为应对全球水资源短缺和环境污染的重要工具。
获奖者中,74岁的北川进现任京都大学高等研究院副院长,长期致力于多孔配位聚合物研究,1997年发现其气体吸附特性。88岁的理查德·罗布森被誉为“晶体工程先驱”,同时拥有澳大利亚科学院与英国皇家学会双院士头衔。约旦裔科学家奥马尔·M·亚吉的成长经历尤为特殊,他出生于安曼难民家庭,15岁前与8个兄弟姐妹及牲畜共居一室,缺乏基本生活设施。
在父亲鼓励下,亚吉15岁移居美国。面对语言障碍,他通过刻苦学习,20岁获得纽约州立大学学士学位,35岁取得博士学位后,在化学领域持续深耕。现任加州大学伯克利分校教授的他,同时是美国国家科学院院士,2021年获沙特阿拉伯国王授予公民身份。亚吉回忆童年时提到,当地市政供水每两周仅供应6小时,他需负责储存家庭用水。如今,他研发的空气取水材料让他深感振奋,认为该技术有望解决全球水资源危机。