“有机金属框架”研究拿下2025诺贝尔化学奖，它最大的商业市场在中国

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2025诺贝尔化学奖10月8日揭晓，由日本学者北川进、澳大利亚学者罗伯森（Richard Robson）、约旦裔美国学者亚吉（Omar M. Yaghi）共享殊荣。诺贝尔奖委员会指出，三人在金属有机框架（Metal Organic Frameworks，简称MOF）的研究成果应获表彰，他们创造了具有巨大空间的分子结构，气体和其它化学物质可透过这些空间流动。研究人员用MOF从沙漠空气中收集水，从水中去除污染物，从工业尾气中捕获温室气体。

上海科技大学2060研究院副院长、物质学院副教授章跃标接受新民晚报记者采访时表示：“这项成果，使‘碳中和’有了重要的技术支撑。从未来看，2025诺贝尔化学奖获奖成果走向实用化、走向工业化，最大的商业市场在中国。”

章跃标曾在美国加州大学伯克利分校做博士后研究，导师正是诺奖得主之一亚吉。他介绍道，所谓金属有机框架，就是在纳米状态下“建造”一座大房子，这种网络结构可以将“坏东西”拒之门外，把“好东西”纳入其中。显然，这项研究一旦落地应用，对于“绿色地球”“绿色经济”意义重大。年近百岁高龄的罗伯森于1989年借鉴晶体化学提出了给定构筑基元的几何形状和连接特征来“预测”产物结构的思路。亚吉在1995年提出了“金属有机框架”概念，和北川进在结构稳定性设计、结构柔性和功能性方面积极推进研究，并逐步将其推向应用。

章跃标透露，目前，我国2023年建成投产的新疆风城油田碳捕集项目是世界最大的单体MOF碳捕集设施，设计负荷年回收天然气3千万方。在塔克拉玛干沙漠等干旱地区，采用MOF作为吸附剂的空气集水装置，在太阳光驱动下可以为当地居民和采油工人提供饮用水。如果利用MOF构成的多孔结构，来做成空气净化器放置屋中，还可以将有机污染物一并化解，真正带来一个环境清新的家。

复旦大学化学系教授李巧伟告诉记者，从基础研究的角度，三位获奖者的框架化学创建了超分子结构，使得分子间具有前所未有的化学和结构强度，它的独特性质推动了一系列新型材料的开发。这是一种具有非常大表面积的高孔隙率结构，能够高效地储存被“困”在孔隙中的客体分子，如同是具有精准孔道尺度的海绵，具有极强的吸附能力。

“原子有序排列，四周分子柱子围成了一个规整的空间。它如同一座设计严谨的钢结构建筑。”李巧伟如此形容MOF，“它是有设计的，根据不同需求，孔隙可以精确调整。”

MOF具有巨大的潜力，为定制具有新功能的材料带来了以前无法预见的机会。诺贝尔化学奖委员会成员朗斯特隆提及MOF这种材料时用了一个通俗的比喻：“这种材料只要一点点，几乎就像《哈利波特》妙丽的手提包一样，小小体积能储存大量气体。”北川进则表示：“我的梦想是捕捉空气，分离成二氧化碳、氧气、水等物质，运用再生能源技术转化为有用的材料。”

另外，在生物医药领域，这种新型材料已经在药物递送与生物成像方面展现出优势：利用MOF的孔道作为“纳米卡车”，可装载肿瘤药等治疗药物，并精准运送到病灶部位，一些生物相容性好的MOF也可用作造影剂。

章跃标相信，在MOF应用领域，中国拥有全球规模最大的科研团队。碳中和、碳达峰需要它，我们的生存环境、生活品质也需要它。他记得导师亚吉留给他的一句话：“生命太短暂了，我们现在不研究就来不及了。”他透露，当下，这项技术已经与AI深度融合，材料研发将会加速发展。

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栏目编辑：郜阳

来源：作者：新民晚报 张炯强