单击图片可访问历届诺贝尔奖表演合集。 2025年诺贝尔化学奖授予了三位杰出科学家：日本京都大学的北川进、澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森和加州大学伯克利分校的奥马尔·M·八木。获奖理由是“金属有机框架（MOF）的发展”和新型分子结构的创造。 “有机金属框架”到底是什么？这是一种由金属和有机分子组成的三维材料。简而言之，这就像化学家用“分子积木”建造一座小房子。这种材料有许多小“室”，可以容纳特定类型的分子。这些组件通过调整它们的组合来固定。构建过程是自动的。这个过程称为“自组装”。这就像当你摇晃一盒积木时，建造时，积木会自动变成一座城堡。时间他的“积木房”可以非常自由地建造。它是一种可以在分子尺度上任意设计的“超级材料”。通过简单地交换部件，就可以创建可以容纳各种完全不同的分子的小“室”，从而实现广泛的应用。三位获奖者做了什么？理查德·罗布森：提出一个大胆的想法 1974年，理查德·罗布森受到木制分子模型的启发，产生了利用分子和离子之间固有吸引力自动形成预先设计的有序结构的想法。在当时，这是一个非常未来主义的想法。对于大多数化学家来说，将不同的分子和离子放入烧瓶中可能只是令人困惑。直到1989年，罗布森终于将这个长久以来的想法付诸实践。他设计并合成了由一价铜离子和有机分子组成的结构。这种结构类似于钻石，但充满了许多空腔。理查德·罗伯逊是灵感来自钻石的结构，其中每个碳原子都与金字塔中的其他四个碳原子结合。他用铜离子和两端带有腈的四臂分子取代了碳。这是一种被铜离子吸引的化合物。当这些物质结合时，它们形成有序的、间隔很宽的结构。丨nobelprize.org 形成丰富的晶体 1990 年，罗布森继续进行重要实验，展示了他的“分子相机”的潜力。它证明了“房间”的内容可以移入、移出和更换，而整体结构保持不变。不过，目前它的“分子相机”还太弱，无法应用于实际。北川进：创造一个稳定的“房间” “分子房间”过于脆弱、容易倒塌的问题，后来被北川进和八木奥马尔的研究解决了。 1997年，北川进取得了第一次突破。他能够创造出稳定的三维有机金属结构使用钴、镍或锌离子和称为 4,4′-联吡啶的有机分子进行结构。重要的是，当材料中的水分干燥时，框架不会倒塌。其开放的内部通道充满各种气体（甲烷、氮气、氧气等），它可以可逆地吸收和释放这些气体，同时保持自身结构完整。 1997年，Susumu Kitakawa成功构建了充满开放通道的有机金属结构。这些通道可以填充不同类型的气体。这种材料能够在不影响其结构的情况下释放这些气体。丨nobelprize.org 此外，Susumu Kitakawa还提出了MOF材料不同于传统吸附材料的独特可能性。他提出，与沸石等传统多孔材料不同，新型MOF材料具有高度可改性的优势，可以精确定制孔径、形状和功能。此外，这种新材料可用于加工成柔软的形状，进一步扩大了其应用可能性。 1998年，Susumu Kitakawa提出有机金属结构可以实现柔性。例如，已经有几种柔性有机金属结构，当填充或清空不同材料时可以改变形状。丨nobelprize.org Omar Yagi：建立“网格化学” 1995年，Yagi发表了一篇开创性的论文。他还通过将铜或钴离子与有机分子结合创建了二维网络结构。这种结构非常稳定，即使加热到350℃也会分解，无能为力。在这篇文章中，他首次创造并使用了“有机金属结构”这个名称。这个术语从那时起就一直被使用并定义了整个领域。 1999年，他向全世界发布了一款“重磅炸弹”，名为MOF-5。这种材料的稳定性和内部空间令人惊讶。 1999年，Yaghi制造了MOF-5，一种极其稳定的材料。它具有立方结构并要求只需几克就可以占据一个足球场大小的面积。丨nobelprize.org 而其最大的成就就是为整个场地提供了系统的设计理念和建造方法。八木巧妙地借鉴了传统沸石化学中的“二级结构单元”的思想，并创造性地将其应用到这个新领域，最终发展出了完整的“分子结构”。 21世纪初，八木在《Science》、《Nature》等主要期刊上发表系列文章，正式提出革命性的“网状化学”概念。八木先生告诉世界各地的化学家：你可以告别“碰碰运气”了！通过合理的设计，可以精确构建任意结构的MOF。 2000 年代初，Yagi 证明了可以合成整个有机金属结构材料家族。它改变了分子的连接方式并获得了具有不同性质的材料。它包括 16 个 MO不同腔体尺寸的F-5变体。丨nobelprize.org 金属有机框架将如何改变世界？通过设计不同的“积木室”并让特定的化学分子“居住”在其中，金属有机骨架材料可以实现广泛的应用。多种MOF材料可用于吸收PFAS、吸收二氧化碳、储存氢气、捕获水蒸气等。丨nobelprize.org 例如，可以从沙漠空气中“生产”饮用水。 Yaghi 的研究团队开发了一种名为 MOF-303 的材料。在夜间湿度较低时，MOF-303 就像海绵一样，自动捕获空气中的细小水蒸气分子，并将它们“困”在自己的“分子室”中。第二天太阳升起。当材料被加热时，捕获的水分子被释放并凝结成纯净的饮用水。这项技术为解决世界干旱地区的水资源短缺问题带来了希望。另一种 MOF 材料称为 CALF-20对二氧化碳表现出很强的吸附能力和选择性。未来有望用于捕获碳，减少温室气体排放引起的气候变化问题。 MOF 材料还可用于结合氢分子，解决储存和安全运输这种清洁气体燃料的问题。科学家们设计了像NU-1501这样的MOF，可以在大气压下安全有效地储存和释放大量氢气。这消除了氢燃料电池汽车广泛使用的一大障碍。这种MOF材料被命名为UiO-67，可以精确吸收水中的PFAS污染物，为水净化和环境修复提供了有力的工具。 MOF材料的应用领域仍在不断扩大。它在催化剂、药物转运体、农业等方面有很多潜在的应用。 来源：诺贝尔官网新闻稿 发布者：果客翻译课堂 所以，敬请关注果客我们将为您带来更多关于2025年诺贝尔化学奖的内容，关注我们，不要错过！点击图片即可查看我们历年诺贝尔奖解读合集。
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