2025 年诺贝尔化学奖授予发现化学反应的房间的三位科学家

2025-10-08 发布 · 1656 阅读 · 1656 喜欢 · 1656 评论

2025 年诺贝尔化学奖授予了北川进(Susumu Kitagawa)、理查德·罗布森(Richard Robson)和奥马尔·亚吉(Omar Yaghi)。

他们创造了一种具有巨大空间的分子结构,使气体和其他化学物质能够在其中流动。这些结构被称为金属有机框架(metal-organic frameworks,简称 MOF),可用于从沙漠空气中提取水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体,或催化化学反应。三位获奖者发展出一种全新的分子结构架构形式。在他们的设计中,金属离子充当“角石”,由长链有机(以碳为基础的)分子相互连接。金属离子与有机分子共同组装成具有大量空腔的晶体结构。这种多孔材料被称为金属有机框架(MOF)。通过改变 MOF 所采用的构筑单元,化学家可以定向设计出能够捕获和储存特定物质的材料。MOF 还可以驱动化学反应或导电。诺贝尔化学奖评审委员会主席 海纳·林克(Heiner Linke) 表示:“金属有机框架具有巨大的潜力,为定制化的新功能材料带来了前所未有的可能性。”。这一切始于 1989 年,当时理查德·罗布森尝试以一种全新的方式利用原子的固有特性。他将带正电的铜离子与一种四臂分子结合,这种分子的每条“臂”末端都含有一个能够与铜离子结合的化学基团。当两者结合时,它们形成了一种有序而宽敞的晶体结构,仿佛是一颗充满无数空腔的钻石。罗布森立即意识到这种分子结构的潜力,但它不够稳定,容易坍塌。然而,北川进和奥马尔·亚吉为这种构筑方法奠定了坚实的基础——在 1992 年至 2003 年期间,他们分别独立完成了一系列具有革命性的发现。北川进展示了气体可以在这些结构中自由进出,并预言 MOF 可能具有柔性;而亚吉则制备出一种高度稳定的 MOF,并通过理性设计(rational design)的方法对其进行改性,使其获得了新的、可调控的性质。在三位得主的奠基性发现之后,化学家们已经构筑出数以万计不同类型的 MOF。其中一些材料有望为人类解决重大挑战提供助力,其应用包括:从水中分离全氟和多氟烷基物质(PFAS),分解环境中的微量药物残留,捕获二氧化碳,以及从沙漠空气中提取水分等。

关联学者
menjieliefu media file download
  • 支付宝捐助
  • 微信捐助
appreciate menjieliefu
appreciate menjieliefu