解读｜为何说2025化学诺奖的MOF技术应用很可能会在中国先落地？

·“中国拥有这么大的市场基础，同时在绿色科技与碳中和目标上始终保持高标准与坚定投入，因此，这项技术很有可能率先在中国落地。”2011年至2015年在奥马尔·亚吉实验室从事博士后研究、现为上海科技大学2060研究院副院长章跃标说。

北京时间10月8日17时45分，2025年诺贝尔化学奖揭晓。瑞典皇家科学院（The Royal Swedish Academy of Sciences）决定将奖项授予北川进（Susumu Kitagawa），理查德·罗布森（Richard Robson），奥马尔·亚吉（Omar M. Yaghi），以表彰三位科学家在金属有机框架材料（MOF, Metal-Organic Framework）的开发方面作出的贡献。三位获奖者将平分1100万瑞典克朗（约合836万元人民币）奖金。

北川进（Susumu Kitagawa）于1951年出生于日本京都，1979年获得日本京都大学博士学位，现任日本京都大学教授，也是日本第27个自然科学奖得主（含三位美籍），就在10月6日，大阪大学教授坂口志文荣获2025诺贝尔生理学或医学奖。

奥马尔·亚吉于1965年出生于约旦安曼。1990年获得美国伊利诺伊大学香槟分校博士学位，现为美国加州大学伯克利分校教授。由于其杰出的研究成果，亚吉教授曾于2018年获得沃尔夫化学奖，该奖项素有“诺贝尔奖风向标之称。”

理查德·罗布森，1937年出生于英国格勒斯本，1962年获得英国牛津大学博士学位，现为澳大利亚墨尔本大学教授。

诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克（Heiner Linke）表示：“金属有机框架具有巨大的潜力，为量身定制、具有新功能的材料带来了前所未有的可能性。”

“我们每一年都会期待MOF技术拿诺奖，今年拿到奖是众望所归。”10月8日，上海科技大学2060研究院副院长章跃标在接受澎湃科技采访时表示。2011年至2015年期间，章跃标在奥马尔·亚吉门下从事博士后研究。与章跃标同门，曾是奥马尔·亚吉博士生的复旦大学化学系教授、博士生导师李巧伟告诉澎湃科技，金属有机框架这一概念距今已有30年的发展，今年诺贝尔化学奖颁发给三位科学家“实至名归”。

MOF为何被视为颠覆性创新？

什么是金属有机框架（MOF）？

章跃标告诉澎湃科技，这种材料是由金属中心和有机配体共同组成的结构，可以把它想象成一个“纳米级建筑”：有机分子像“支柱”，金属离子则作为“连接节点”，共同搭建出一个具有连通空间的三维框架。

正因为这种结构在分子尺度上创造出了“空间化学（Chemistry of Space）”——即能够在纳米空间中，让晶体或小分子在其中有序排列与运动，从而实现针对客体分子等的吸附、储存、分离与转化等多种功能。

时间回到1989年，理查德·罗布森（Richard Robson）尝试以一种全新的方式利用原子的固有属性。他将带正电的铜离子与一个四臂分子结合在一起，这种分子的每个“臂”的末端都有一个化学基团，可以吸引铜离子。当它们结合在一起时，它们结合形成了一个结构有序、空间宽阔的晶体——就像一块充满无数空腔的“分子钻石”。当时，几乎没人相信可以用有机化学的方式做出像晶体一样稳定的结构。

罗布森立即意识到了这一分子结构的潜力，但它并不稳定，容易坍塌。随后，北川进和奥马尔·亚希为这种构筑方法奠定了坚实的基础。

1995年，奥马尔·亚吉首次系统提出金属有机框架（MOF）这一概念。那一年，他发表了行业内具有奠基性论文《含大矩形孔道的金属有机框架的水热合成》（“Hydrothermal synthesis of a metal–organic framework containing large rectangular channels”），他们通过水热反应构筑出具有规则且稳定孔道结构的 MOF 晶体，展示了这种新型材料的“可设计性”和“永久孔隙性”，标志着 MOF 研究领域的开端。

北川进在20世纪90年代提出并实验证明，气体分子能够可逆地进入并流出金属有机框架结构中，从而揭示其“可呼吸”的多孔性；他同时预测并验证了 MOF 可以具有柔性（breathing behavior），即在吸附或释放分子时结构会发生可逆变化。

根据诺贝尔奖官网，继三位获奖者的突破性发现之后，化学家们已构建出数以万计种不同类型的 MOF。其中一些可能有助于解决人类面临的一些重大挑战，其应用范围包括从水中分离全氟辛烷磺酸 (PFAS）、分解环境中的痕量药物、捕获二氧化碳或从沙漠空气中获取水。

MOF应用最有可能在中国先落地

奥马尔·亚吉是金属有机框架和共价有机框架（Covalent Organic Framework, 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（如氢气、甲烷储存，二氧化碳捕集，气体分离，水捕集）做出了开创性的贡献，掀起了MOF、COF等方面的研究热潮。

李巧伟向澎湃科技表示，奥马尔·亚吉是一位值得敬佩的老师，非常重视基础研究。他博士毕业后至今仍与导师保持非常好的互动关系，也会邀请他来复旦做讲座。

章跃标于2011年至2015年在美国加州大学伯克利分校从事博士后研究。他告诉澎湃科技，合作导师奥马尔·亚吉教授是一位非常有人格魅力的科学家，他的研究团队也非常欢迎中国科研人员加入。

“他对我们说的最多一句话是Work Harder（努力工作），特别是最近几年时间觉得人的生命非常短暂，有梦想一定要尽快实现。”章跃标说。

他认为，这次获奖并不是终点，而是一个新的起点。不仅让公众重新关注这种新型材料的价值，未来也可能会有更好的商业应用。

章跃标说，相比传统的多孔材料（如以二氧化硅和氧化铝为主的沸石），金属有机框架（MOF）中引入了有机成分，因此不少人最初认为它的成本会更高。但事实证明，这一担忧是可以克服的，研究者可以选择价格低廉的有机配体，并通过大规模合成来降低生产成本。同时，借助无溶剂、绿色工艺，还能进一步提升生产效率和可持续性。因此，从技术路径上看，MOF的规模化生产完全可行。另一方面，MOF的潜力还在于它能够创造高于成本的应用价值，具备良好的商业化前景。

章跃标认为，未来MOF相关研究将逐步走向工业化与实际应用阶段，尤其是在中国。凭借完整的供应链体系和成熟的工程师团队，这类技术有望率先在中国实现落地与规模化应用。“中国拥有这么大的市场基础，同时在绿色科技与碳中和目标上始终保持高标准与坚定投入，因此这项技术最有可能在中国落地。”章跃标说。

化学正变成万物之交点

2025年诺贝尔化学奖曾被认为“最难预测”的奖项，此前英国皇家化学学会旗下的《化学世界》认为，今年曾被认为最有可能获奖的三个方向是：单原子催化、绿色电池以及生物分子凝聚体。

科普达人、美国康奈尔大学全奖物理化学博士包坤认为，诺贝尔奖委员会其实非常清楚地反映一个事实，即化学不再是一个“独立的学科”，而是连接一切科学的桥梁。比如，材料科学要靠化学设计分子；生物科学要靠化学理解生命反应；AI科学也要靠化学模拟现实世界的能量、结构、反应。

这就是近几年会看到DNA结构发现拿化学奖，电池、晶体管拿化学奖，蛋白质结构预测、催化AI模型入围预测名单。在科学的演化中，化学正变成万物之交点。诺贝尔奖每年选的焦点，其实在映射“人类正在往哪个方向理解世界”。

自1901年以来，诺贝尔化学奖共颁发过116次，共有195位获得过诺贝尔化学奖。获得化学奖年龄最小的人是弗雷德里克·约里奥（Frédéric Joliot），获奖时 35 岁，年龄最大的人是约翰·B·古迪纳夫（John B. Goodenough），获奖时 97 岁。

近三年诺贝尔化学奖获奖情况：

2024年，诺贝尔化学奖授予三位科学家，一半授予美国华盛顿大学的大卫·贝克 (David Baker），以表彰其在计算蛋白质设计方面的贡献，另一半则共同授予英国伦敦人工智能公司谷歌DeepMind公司的丹米斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）和约翰·乔普（John M. Jumper），以表彰其在蛋白质结构预测方面的贡献。

2023年诺贝尔化学奖授予美国麻省理工学院教授蒙吉·G·巴文迪（Moungi G. Bawendi）、美国哥伦比亚大学教授路易斯·E·布鲁斯（Louis E. Brus）和美国纳米晶体技术公司前首席科学家阿列克谢·伊基莫夫（Alexei Ekimov），以表彰他们在发现和合成量子点（quantum dots）方面作出的贡献。

2022年诺贝尔化学奖授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西（Carolyn R. Bertozzi）、丹麦化学家摩顿·梅尔达尔（Morten Meldal）和美国化学家卡尔·巴里·夏普利斯（K. Barry Sharpless），以表彰他们在点击化学和生物正交化学研究方面的贡献。