新科诺奖得主的故事：他出生在沙漠国家，却实现梦想让空气都“榨”出水来！

当地时间10月8日，瑞典皇家科学院决定将2025年诺贝尔化学奖授予北川进、理查德·罗布森以及奥马尔·M·亚吉三位科学家，以表彰其在金属有机骨架开发领域的贡献。

奥马尔·亚基（Omar M. Yaghi）教授，1965年生于约旦首都安曼，是美籍约旦裔化学家。奥马尔·亚基是金属有机框架（MOF）和共价有机框架（COF）等相关领域的开拓者和奠基人，在功能多孔材料的合成及其应用方面作出了开创性的贡献。由于其杰出的研究成果，亚基教授曾获沃尔夫化学奖、阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖等重要奖项。

2025诺贝尔化学奖今天傍晚揭晓

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从空气里“榨”水

时光倒退五年，亚基教授荣获2020年英国皇家化学会颁发的“水资源可持续发展奖”。一位化学家，又为何会和“水资源”扯上关系？

他和团队“使用金属有机框架推动了从沙漠空气中收集水的有效发展”。这项研究的核心是被称为金属有机框架（MOF）的多孔化合物。特定设计的MOF可以吸附并冷凝空气中的水分，即使是在干燥的沙漠环境中也能有效工作。

亚基教授和研究团队在实验室

根据这项研究成果，以MOF为核心部件的水收集器，平均每公斤MOF每天能从低湿度空气中抽取超过1.3升水，超过维持生命所需的最低限度；在加利福尼亚莫哈韦沙漠进行的实地测试中，每公斤MOF每天产出0.7升水；即使在沙漠中最干燥的一天，在7%的相对湿度和超过27摄氏度的温度下，每公斤MOF每天仍能产生0.2升的水。

测试用的水收集器以太阳能电池板为动力，可以全天候工作。

亚基教授说，要想在相对湿度低于40%的空气中冷凝水，需要将空气冷却到零摄氏度以下，这是不切实际的。我们的收集器是在非常低的湿度下进行的，没有任何其他材料可以做到这一点。

最新版本的收水机将环境空气吹到装有MOF的滤芯上（有机玻璃盒内可见）。MOF从干旱的空气中抽出水，然后通过温和的加热从MOF中去除。浓缩的水蒸气通过右侧的管子吹出，进入冷凝器。即使在莫哈韦沙漠这样干燥的地区，这一过程也能生产出可供饮用的水。

“大气的含水量几乎与所有河流和湖泊的水量一样多。收集这些水可以帮助干旱的沙漠变成绿洲。”亚基说。

神奇的MOF

水收集器的核心成分MOF，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机—无机杂化材料。

打个比方，就如同一个以金属为骨架、有机材料做填充的海绵。它的多孔性非常强，一克MOF的表面积相当于一个足球场。

亚基教授研发的多孔材料

亚基的团队在2014年制造了名为MOF-801、基于金属锆的第一代吸水材料。环境空气中的水分子会粘附在材料的内表面上，这一过程称为吸附作用。

MOF内部的湿度增加到即使在室温下也会冷凝的程度，就像湿度较高时水在较冷的表面上凝结一样。当MOF稍微加热时，水会回流出来，可以冷凝和收集。

后来测试的新设备，使用基于铝的MOF-303，它能比MOF-801多容纳30%的水。此外，新型号不再是被动的，而是使用太阳能电池板，驱动风扇将环境空气吹过盒内的MOF，使MOF更多暴露在空气中。

用MOF填充的盒子大约10英寸（25厘米）见方，5英寸（13厘米）厚，中间有两组通道：一组用于吸附水，另一组用于将水排出冷凝器。通过这两处改进，新设备的效率是早期版本的10倍。

经过吸附—冷凝收集而来的水中，没有发现金属或有机物。新民晚报记者了解到，MOF的用途非常广泛。除了收集空气中的水分，其他类型的MOF还可以用于从烟尘中吸附二氧化碳，催化化学反应或分离加工厂的石化产品等。

一直都是诺奖有力竞争者

亚基出生于约旦——一个80%疆域为沙漠、非常缺水的国家。在他获得“水资源可持续发展奖”后，已有多个缺水国家对水收集器表现出浓厚兴趣，希望能尽快投入实际应用。

亚基教授呼吁未来有“个性化的水”。在他的愿景中，人们可以在家里使用太阳能驱动的水收集器，获取满足家庭需要的水，从而摆脱对自来水管网的依赖。

亚基教授是“网状化学”这一化学分支领域的开拓者。他提出“积木搭建”的方法，生产金属有机框架（MOF）、共价有机框架（COF）和沸石亚米达唑框架（ZIF）等多孔新材料。

这些物质是迄今已知多孔性最强的物质，可以很容易地通过化学方法进行设计和转化，在氢和甲烷储存、碳捕获和转化以及催化方面极具应用价值。

因为在网状化学领域的开拓性贡献，亚基教授此前一直是诺贝尔化学奖的有力竞争者。今天，他的获奖实至名归！

业内人士点评说，三位获得诺贝尔化学奖必将加速MOF领域的应用和产业化进程，完成从实验室到大众应用的转化。

原标题：《新科诺奖得主的故事：他出生在沙漠国家，却实现梦想让空气都“榨”出水来！》

栏目编辑：马丹 题图来源：世界顶尖科学家论坛 图片来源：东方IC,UC Berkeley,Royal Society

来源：作者：新民晚报 郜阳