北京時間10月8日下午5時45分許，2025年諾貝爾化學(xué)獎揭曉。日本科學(xué)家北川進（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)了金屬有機框架（MOF）”獲此殊榮。
諾貝爾化學(xué)獎委員會主席海納·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會。
北川進（左）、理查德·羅布森（中）和奧馬爾·亞吉。
“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諾獎專用車位了！”當晚，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。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》：你對3位科學(xué)家獲得今年諾貝爾化學(xué)獎有何感受？
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。
我認為，今年諾貝爾化學(xué)獎頒給這3位教授實至名歸。
北川進是MOF領(lǐng)域的著名學(xué)者。他的貢獻是將“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驗證明了這類材料具有讓分子進入的孔道，這是證明其多孔性的第一步。
羅布森最重要的貢獻是將晶體化學(xué)“頂點與邊”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)計感”，讓我們能夠通過選擇特定的“頂點”和“邊”來預(yù)測和構(gòu)建目標拓撲結(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時，我非常激動！我在美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校求學(xué)時，就和同事討論他什么時候會拿諾貝爾獎，伯克利校園什么時候會給他增加車位。
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)校有個特別關(guān)懷政策，允許諾貝爾獎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材料的穩(wěn)定性與有機材料的可設(shè)計性，突破了傳統(tǒng)材料在結(jié)構(gòu)調(diào)控和功能實現(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》：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：人類歷史上第一個廣義上的MOF材料是一種被稱為“普魯士藍”的染料，它非常穩(wěn)定。但問題在于，像普魯士藍這樣極其穩(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”：一個金屬離子作為核心，周圍通過配位鍵連接各種有機配體，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：我們在化工領(lǐng)域模仿自然界，用有機配體與金屬配位，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》：MOF的應(yīng)用價值和前景如何？
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)煤氣中的氮氣、二氧化碳等目標分子，表現(xiàn)出優(yōu)異的分離與純化性能。在催化領(lǐng)域，將有機催化劑固定于MOF的孔腔結(jié)構(gòu)中，不僅可實現(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，特別是在氣體儲存與分離方面展現(xiàn)出廣闊前景。可以預(yù)見，隨著相關(guān)技術(shù)的進一步發(fā)展和成本的持續(xù)優(yōu)化，MOF材料將在更多行業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；瘧?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成為推動新材料變革的重要力量。
林世賢：在高校和科研機構(gòu)，MOF材料被廣泛研究，我相信諾貝爾獎的授予會極大激發(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。此次獲頒諾貝爾獎既是對3位奠基者貢獻的肯定，也寄托了人們對開發(fā)更穩(wěn)定、更廉價、適用性更強的MOF材料的期待，未來MOF材料有望實現(xiàn)更多應(yīng)用。
《中國科學(xué)報》：應(yīng)當如何看待MOF在儲氫方面的應(yīng)用潛力？
李巧偉：大約20年前，曾有人提出用MOF儲氫。研究發(fā)現(xiàn)，在低溫高壓下，MOF具有可觀的儲氫吸附量。如今，其能實現(xiàn)的儲氫量越來越多，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。對于利用MOF再結(jié)合其他材料的優(yōu)點實現(xiàn)儲氫，我持樂觀態(tài)度。
《中國科學(xué)報》：一個領(lǐng)域獲得諾貝爾獎，是否意味著它已到達巔峰？這對領(lǐng)域未來的發(fā)展會產(chǎn)生什么影響？
張翼：我不這么認為。我們可以用超分子化學(xué)來類比，它在1987年首次獲獎之后，2016年再次獲獎。諾貝爾獎不是終點，而更像是一個里程碑，標志著這個領(lǐng)域的成熟與具備巨大潛力，并激勵更多人才和資源涌入，推動它走向新的高峰。當然，這最終取決于該領(lǐng)域未來在實際應(yīng)用方面的突破。
董金橋：諾貝爾獎的光環(huán)將進一步激發(fā)全球科學(xué)界對該領(lǐng)域的關(guān)注與投入，推動MOF從結(jié)構(gòu)構(gòu)筑向功能應(yīng)用加速轉(zhuǎn)化。事實上，諾貝爾獎往往并非某一研究方向的終點，而是新的起點。
“英雄不問出處”
《中國科學(xué)報》：從這次諾貝爾化學(xué)獎得主看，你認為科學(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，共價有機框架（COF）的開創(chuàng)性研究便始于讓學(xué)生自由探索，后經(jīng)他推動發(fā)展成為重要方向。
張翼：堅持至關(guān)重要，尤其是在你不知道前方會有什么結(jié)果甚至感到迷茫的時候。這次獲獎讓我深感“英雄不問出處”。一方面，科研人員不要因為起點低而自我設(shè)限；另一方面，建議一些高校和科研機構(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：如果用一個關(guān)鍵詞概括，我覺得是“好玩”?？茖W(xué)家起步時往往帶有一定“功利性”——為解決某個問題而研究。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、克服對未知的恐懼，進而以認知反哺個人成長與社會發(fā)展。對科技工作者來說，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》：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，他不會指定一個必須達成的應(yīng)用目標。這讓我們憑著好奇心去工作。其實，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种己玫膸熒樱医?jīng)常邀請他來復(fù)旦大學(xué)做講座，我們也會及時溝通科研進展。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)在他課題組進行博士后研究。他事無巨細地關(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一討論，給他發(fā)個郵件，一周內(nèi)基本就能見面。
只要他在學(xué)校，從早晨8點到下午4點，一整天都泡在實驗室里。
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。他樹立了一個強大的科學(xué)家典型——通過努力實現(xiàn)科研理想，重塑命運。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。他將個人夢想融入科研，彰顯了科學(xué)背后深刻的人文價值。
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