瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2025年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予日本京都大學(xué)教授北川進(jìn)、澳大利亞墨爾本大學(xué)教授理查德·羅布森以及美國加州大學(xué)伯克利分校教授奧馬爾·亞吉，以表彰三人在金屬有機(jī)框架材料領(lǐng)域作出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。這項(xiàng)突破性研究為新型功能材料的設(shè)計(jì)與合成開辟了全新路徑，相關(guān)成果已在能源存儲、氣體分離及環(huán)境治理等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。

金屬有機(jī)框架（MOF）作為多孔配位聚合物的典型代表，其發(fā)展歷程可追溯至20世紀(jì)中葉。1959年，日本化學(xué)家齊藤喜彥團(tuán)隊(duì)首次通過銅離子與有機(jī)二腈單元連接，制備出具有不同孔徑的晶體結(jié)構(gòu)。1964年，美國化學(xué)家約翰·貝勒提出"配位聚合物"概念，將這類含重復(fù)單元的拓展型結(jié)構(gòu)與有機(jī)聚合物區(qū)分開來。1989年，羅布森教授與同事伯納德·霍斯金斯提出"節(jié)點(diǎn)-連接"理論，通過銅離子與四氰基四苯甲烷配體的配位網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的定向設(shè)計(jì)，為MOF的理性合成奠定基礎(chǔ)。

三位獲獎(jiǎng)?wù)叩难芯砍尸F(xiàn)明顯的代際傳承特征。現(xiàn)年88歲的羅布森教授自1966年起執(zhí)教于墨爾本大學(xué)，其早期工作揭示了金屬-配體相互作用在構(gòu)建三維框架中的關(guān)鍵作用。1995年，美籍約旦裔化學(xué)家奧馬爾·亞吉在溶劑熱條件下合成首例基于聯(lián)吡啶和銅離子的剛性框架，并首次提出"金屬有機(jī)框架"術(shù)語。他開發(fā)的次級構(gòu)造單元理論，通過引入帶電有機(jī)配體顯著提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使永久多孔性成為MOF的標(biāo)志性特征。

日本學(xué)者北川進(jìn)教授的研究則推動(dòng)了功能導(dǎo)向的框架設(shè)計(jì)。1997年，其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)金屬吡啶配位聚合物在室溫下對甲烷、氮?dú)獾葰怏w具有可逆吸附能力，該成果催生了"多孔配位聚合物"概念。相較于強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)剛性的MOF，PCP定義涵蓋柔性框架等更廣泛體系。2019年，北川進(jìn)提出第三代、第四代PCP/MOF概念，將研究拓展至軟多孔晶體、雜化框架等新型態(tài)，引入缺陷工程、非對稱結(jié)構(gòu)等創(chuàng)新維度。

在應(yīng)用層面，MOF材料已展現(xiàn)出顛覆性潛力。德國巴斯夫公司率先實(shí)現(xiàn)MOF工業(yè)化生產(chǎn)，其產(chǎn)品應(yīng)用于高壓甲烷存儲和催化反應(yīng)。初創(chuàng)企業(yè)NovoMOF開發(fā)的MOF保鮮技術(shù)可將果蔬保質(zhì)期延長三倍；Water Harvesting Inc.利用MOF材料從干燥空氣中提取飲用水，單日產(chǎn)水量達(dá)10升/公斤材料。醫(yī)療領(lǐng)域，藤田誠教授開發(fā)的"結(jié)晶海綿"技術(shù)通過多孔框架固定小分子，成功實(shí)現(xiàn)毫克級有機(jī)物結(jié)構(gòu)解析，將制藥行業(yè)分子結(jié)構(gòu)測定成本降低80%。

學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，此次諾貝爾獎(jiǎng)授予MOF領(lǐng)域具有里程碑意義。自1999年HKUST-1和MOF-5兩種經(jīng)典三維剛性框架報(bào)道以來，全球已有5100余家機(jī)構(gòu)開展相關(guān)研究，發(fā)表學(xué)術(shù)論文超2.7萬篇。市場調(diào)研顯示，MOF材料市場規(guī)模預(yù)計(jì)將以年均34%的速度增長，2024年產(chǎn)值將突破4億美元。隨著網(wǎng)格化學(xué)理論的完善，化學(xué)家正從原子級精度控制邁向框架級物質(zhì)操控，為碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)提供關(guān)鍵材料支撐。