圖:獲獎者簡介
瑞典皇家科學院8日宣布,將2025年諾貝爾化學獎授予日本科學家北川進、英國科學家羅布森和美國科學家亞吉,以表彰他們在金屬有機框架(MOF)開發方面的貢獻。MOF的出現極大革新了人類對多孔材料的認知,開闢了廣大的應用前景,可用於從沙漠空氣中收集水分、碳捕集、儲存有毒氣體或催化化學反應等。
【大公報訊】金屬有機框架(MOF)是一種用途極其廣泛的超多孔納米材料,可用於儲存、分離、釋放氣體和其他化學物質。有專家認為,MOF對21世紀的重要性可能與塑料對20世紀的重要性一樣。羅布森、北川進和亞吉三位科學家開創了一種全新的分子建築學,使得金屬有機框架從偶然發現的結構,演變成可以理性建構的材料體系,可用於碳捕集、空氣取水和能源儲存等多個領域。
諾貝爾化學委員會主席林克形容,金屬有機框架的結構如同《哈利波特》系列中,妙麗那個「能裝下萬物的魔法手提包」,外表看起來很小,但內部卻能容納驚人的大量物質,「金屬有機框架具有巨大的潛力,為實現具有新功能的定製化材料帶來了前所未有的機遇」。
北川進:受莊子「無用之用」思想啟發
什麼是金屬有機框架?簡而言之,就是建造帶「房間」的分子建築,這是一種由金屬離子和有機分子搭建起來的高度有序、極其疏鬆的晶體材料,有點像砌樂高積木一樣,並可以讓其他分子自由進出。
三位科學家接力完成了金屬有機框架的構建,並互相促進,不斷突破。早在1989年,羅布森就提出可以通過精心挑選金屬和有機分子的幾何形狀,來預測和設計出具有特定拓撲結構的晶體材料,為理性合成MOF提供了最重要的理論基礎。
日本學者北川進在學生時代,就深受日本首位諾貝爾獎得主湯川秀樹書中所引用中國古代哲學家莊子「無用之用,方為大用」思想的影響。當別人認為羅布森的分子結構不穩定、沒有前途時,北川卻看到了其中的巨大潛力。雖然研究屢屢遇挫,但在1997年,北川進成功創造出一種三維的、穩定的金屬有機框架,並發現該框架能夠讓氣體分子自由進出。除此之外,北川進更重要地預言了MOF可實現柔性化,使其在傳感器、能量儲存等方面具有更多應用可能。
亞吉推動MOF走向工程化與現實應用。1995年,亞吉的團隊就成功合成了穩定的二維MOF結構,並首次將其命名為「金屬有機框架」。亞吉團隊於1999年合成了里程碑式的材料MOF-5,其穩定性和內部空間都非常驚人,幾克就有一個足球場大,即使加熱到300℃也不會塌陷。
基於三位獲獎者的開創性研究,科學家們如今已能設計出數以萬計的不同MOF,應用場景廣泛。例如,亞吉團隊開發了一種名為MOF-303的材料,可從沙漠空氣中捕捉稀薄的水分子「變出」飲用水,為解決乾旱地區的缺水問題帶來了曙光。諾獎委員會指出,未來MOF有望幫助去除水中的「永久化學物」PFAS。
88歲羅布森:「破戒」喝酒慶祝
北川進8日在京都大學舉辦的記者會上表示,一開始還以為諾獎官方的電話是推銷電話,「我心情很不好地接了電話,結果驚訝地發現是諾貝爾委員會打來的」。
亞吉在法蘭克福轉機時接到了電話,自己對獲獎感到既驚訝又欣喜。亞吉出生在約旦的一個巴勒斯坦難民家庭,他稱「這是一段漫長的旅程,而科學能讓你做到這一點,科學是世界上最偉大的平衡力量」。已經88歲的羅布森表示,他在官方頒獎的半小時前接到了電話,並在墨爾本郊外的家中安靜地進行了慶祝。他笑稱,自己年事已高,得知獲獎差點承受不住,最近由於健康原因開始戒酒,但為了慶祝獲獎「破戒」喝了一杯葡萄酒。三名科學家將平分1100萬瑞典克朗(約908萬港元)的獎金。
(綜合報道)