MOF 研究问鼎 2025 诺贝尔化学奖
当地时间 10 月 8 日,瑞典斯德哥尔摩传来重磅消息——2025 年诺贝尔化学奖授予日本京都大学理事、教授北川进(74 岁),以及澳大利亚科学家理查德·罗伯森、约旦裔美国科学家奥马尔·亚吉(Omar M. Yaghi)。
三人因在金属有机框架材料(MOF,Metal-Organic Frameworks)领域的开创性研究而获此殊荣。
这一成果,被誉为“让气体住进分子世界的建筑艺术”,不仅推动了基础化学的发展,也正在为全球氢能储存、碳捕集与环境净化开辟全新路径。
北川进:从京都走向世界的“多孔材料之父”
北川进,1951 年出生于日本京都,现任京都大学理事、副校长及高等研究院特别教授。
早在上世纪 90 年代,他就首次证明金属与有机配体可以自组装形成稳定的“多孔配位聚合物”(PCP),并具有可逆的气体吸附性能——这就是后来的 MOF 材料。
他和团队通过纳米尺度的“分子设计”,让材料内部形成规则、可控的微孔空间,就像“分子级的海绵”,能选择性地吸附、储存、甚至分离特定分子。
2008 年他获得德国“洪堡奖”,2011 年获日本“紫绶褒章”,2023 年当选英国皇家学会外籍院士。如今,74 岁的他凭借数十年探索,终于站上了科学界的最高领奖台。
改变世界的材料:MOF 为何重要?
MOF 是一种由金属离子和有机分子骨架构成的晶态材料,具有极高的比表面积和可调孔径结构。
诺贝尔委员会给出的理由是:“他们创造了可在分子层面设计空腔的材料,使极小体积即可储存海量气体。”
说得通俗点,就像《哈利·波特》里赫敏的魔法包——看着不大,但能装下整个世界。
它的应用场景几乎覆盖了未来人类的能源与环境需求:
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| 氢气储存 | 解决氢能运输难题,为氢燃料汽车和储能系统提供安全方案 |
| 二氧化碳捕集 | 用于工业减排与碳中和 |
| 空气与水净化 | 高效吸附有害物质、挥发性有机化合物 |
| 空气集水 | 在沙漠中“从空气中取水”,改变干旱地区生活条件 |
| 药物递送 | 利用 MOF 的孔道结构作为“纳米卡车”,精准运送药物 |
中国:全球最大的MOF应用前沿
诺奖公布后,上海科技大学 2060 研究院副院长章跃标在接受新民晚报采访时说:
“这项成果,使‘碳中和’有了重要的技术支撑。MOF 商业化的最大市场在中国。”
章跃标博士曾在伯克利大学做博士后,导师正是诺奖得主亚吉。
据了解,目前中国在 MOF 研究与应用领域拥有全球规模最大的科研团队,而且多项成果已经进入实用化阶段:
以新疆风城油田碳捕集项目为例,这是世界最大单体 MOF 碳捕集设施,每年可回收天然气 3 千万方。
在塔克拉玛干沙漠,科研人员安装了空气取水装置,利用 MOF 吸附水分,在阳光驱动下提供饮用水。
而理工清科研究院(重庆),已实现 MOF 百公斤级量产,用于天然气提氦、无人机轻量储能等;
大连化物所与清华团队联合开发 MOF 复合分离膜,用于氢/二氧化碳高效分离。
这些项目标志着——MOF 技术正从实验室走向中国的工业现场。
【信息来源:富士TV、新民等】
