瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2025年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予北川進(jìn)、理查德·羅布森和奧馬爾·M·亞吉三位科學(xué)家，以表彰他們在金屬有機(jī)框架材料研發(fā)領(lǐng)域作出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。這項(xiàng)曾被視為“冷門”的研究，經(jīng)過三十余年發(fā)展，最終登上科學(xué)界最高榮譽(yù)殿堂，三位獲獎(jiǎng)?wù)邔⒐餐窒?100萬瑞典克朗獎(jiǎng)金。

金屬有機(jī)框架（MOF）的誕生源于一系列突破性實(shí)驗(yàn)。1989年，理查德·羅布森首次通過銅離子與四臂有機(jī)分子結(jié)合，構(gòu)建出具有空腔結(jié)構(gòu)的晶體材料。盡管這一發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)未引起廣泛關(guān)注，但為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。1990年代，北川進(jìn)在二維材料研究中觀察到內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)其氣體吸附特性。直到1998年，他通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)MOF材料可由多種分子構(gòu)建，具有功能整合潛力，且柔性分子構(gòu)件能形成可彎曲結(jié)構(gòu)，這一發(fā)現(xiàn)重新點(diǎn)燃了科學(xué)界對MOF的興趣。

來自約旦的化學(xué)家奧馬爾·M·亞吉?jiǎng)t將研究推向?qū)嵱没?5歲赴美求學(xué)的他，始終關(guān)注家鄉(xiāng)缺水問題，試圖通過化學(xué)手段解決水資源分配不均的難題。1999年，他成功合成MOF-5材料，這種具有超大孔隙率和高熱穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，即使在300°C高溫下仍能保持完整。這一突破使科學(xué)界首次認(rèn)識到MOF的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

亞吉團(tuán)隊(duì)后續(xù)開發(fā)的水收集裝置，將MOF材料從實(shí)驗(yàn)室推向?qū)嶋H應(yīng)用。該裝置利用MOF對水蒸氣的選擇性吸附特性，在沙漠環(huán)境中實(shí)現(xiàn)空氣取水。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，每公斤MOF材料每日可從低濕度空氣中提取1.3升水，遠(yuǎn)超人體生存需求；即使在7%相對濕度和27°C的極端條件下，仍能保持每日0.2升的產(chǎn)水量。這項(xiàng)技術(shù)為干旱地區(qū)水資源獲取提供了全新解決方案。

南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院袁帥教授解釋，MOF材料由金屬離子與有機(jī)配體通過配位鍵形成三維多孔結(jié)構(gòu)，其工作原理類似于“分子海綿”。這種結(jié)構(gòu)特性使其在氣體存儲(chǔ)與分離領(lǐng)域表現(xiàn)突出。傳統(tǒng)能源氣體存儲(chǔ)依賴高壓鋼瓶，而填充MOF材料后，相同條件下氣體存儲(chǔ)量可顯著提升。在氣體分離方面，MOF的多孔結(jié)構(gòu)能選擇性吸附特定氣體分子，相比傳統(tǒng)蒸餾工藝能耗降低60%以上。

隨著研究深入，MOF材料的應(yīng)用邊界不斷擴(kuò)展。在催化領(lǐng)域，其孔道結(jié)構(gòu)可作為“微型反應(yīng)室”，為化學(xué)反應(yīng)提供精確控制的環(huán)境。目前，科學(xué)家正探索將MOF材料用于工業(yè)廢氣處理，通過吸附-脫附循環(huán)捕捉二氧化碳，為減緩氣候變化提供技術(shù)支撐。盡管大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用仍在推進(jìn)中，但MOF材料已展現(xiàn)出改變能源、環(huán)保、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域的潛力。

從實(shí)驗(yàn)室“邊角料”到諾獎(jiǎng)級發(fā)現(xiàn)，MOF材料的三十年發(fā)展歷程印證了基礎(chǔ)研究的重要性。三位科學(xué)家的持續(xù)探索，不僅推動(dòng)了材料科學(xué)的進(jìn)步，更為解決全球性挑戰(zhàn)提供了創(chuàng)新思路。隨著技術(shù)不斷成熟，這種“分子積木”有望在更多領(lǐng)域創(chuàng)造驚喜。