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三位科学家因金属有机框架研究获诺贝尔化学奖
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2025年诺贝尔化学奖授予了北川进、理查德・罗布森和奥马尔・M・亚吉,以表彰他们在金属有机框架(MOF)发展方面的开创性贡献。他们创造了一种全新的分子结构,能够高效吸附、储存气体和化学物质,展现出在环境和能源领域的巨大应用潜力,例如从空气中提取水分、捕获二氧化碳以及催化化学反应。这项研究始于1989年,经过多位科学家的不懈努力,已发展出数以万计的MOF结构,为定制化功能材料的设计带来了前所未有的可能性。

🏆 **开创性的分子架构:** 北川进、理查德・罗布森和奥马尔・M・亚吉因其在金属有机框架(MOF)领域的研究贡献而荣获2025年诺贝尔化学奖。他们成功开发出一种全新的分子结构,通过金属离子作为支点,并由长链有机分子连接形成具有大量空腔的晶体结构,这种结构能够容纳各种气体和化学物质。

💧 **多功能的应用潜力:** MOF材料因其独特的分子结构,展现出广泛的应用前景。它们可以被设计用于从沙漠空气中提取水分,有效捕获空气中的二氧化碳,储存有毒气体,甚至可以作为催化剂参与化学反应。此外,部分MOF材料还具备导电性或参与反应的能力,为解决环境和能源挑战提供了新的途径。

🔬 **研究的演进与突破:** MOF研究的起点可以追溯到1989年理查德・罗布森的初步尝试。随后,北川进在2003年之前证明了气体在框架内外的自由进出,并提出了可变形结构的概念;奥马尔・M・亚吉则在1992年至2003年间制备出高稳定性的MOF,并开创了理性设计方法。这些关键突破共同推动了MOF材料的快速发展,如今已合成出数以万计的不同MOF结构。

虎扑10月08日讯 瑞典皇家科学院宣布,将 2025 年诺贝尔化学奖授予三人,以表彰他们“在金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOF)发展方面的贡献”:

日本京都大学的北川进(Susumu Kitagawa)

澳大利亚墨尔本大学的理查德・罗布森(Richard Robson)

美国加州大学伯克利分校的奥马尔・M・亚吉(Omar M. Yaghi)

据介绍,这三位科学家创造了一种全新的分子结构,能够容纳各种气体和化学物质。这类结构可用于从沙漠空气中提取水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应。

与其他奖项一样,2025 年诺贝尔化学奖奖金总额为 1100 万瑞典克朗(现汇率约合 830.26 万元人民币),由三位获奖者平分。

瑞典皇家科学院指出,北川进、罗布森和亚吉开发出一种全新的分子架构形式。在这种结构中,金属离子充当“分子建筑”的支点,通过长链有机分子连接形成晶体。这些晶体内部包含大量空腔,被称为“金属有机框架”。通过改变组成单元,化学家可以设计出具备特定吸附、储存或催化能力的 MOF 材料。部分 MOF 还能导电或参与反应。

诺贝尔化学委员会主席海纳・林克(Heiner Linke)表示:“金属有机框架具有巨大的潜力,它为定制化的新型功能材料带来了前所未有的可能。”

MOF 研究的起点可追溯至 1989 年。彼时,理查德・罗布森尝试以全新方式利用原子的内在特性。他将带正电的铜离子与一种四臂分子结合,每个分子的末端都含有能与铜离子结合的化学基团。两者结合后,形成了一种结构有序、空间宽敞的晶体,犹如充满无数空腔的钻石。

罗布森意识到了这种分子结构的潜力,但当时材料不够稳定,容易坍塌。1992 年至 2003 年间,北川进和亚吉分别在此基础上取得关键突破。北川进证明气体可以在框架中自由进出,并提出 MOF 可设计为可变形结构;亚吉则制备出稳定性极高的 MOF,并通过理性设计方法赋予其可控的新特性。

自三位学者的开创性研究以来,化学家们已合成出数以万计的不同 MOF 结构。这些材料在环境与能源领域显示出广泛应用前景,例如从水中分离全氟和多氟化合物(PFAS)、分解环境中微量药物残留、捕获二氧化碳,或从干旱地区空气中提取水分。

来源:微博

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