化学奖:“分子海绵”的革命——MOFs如何改变世界
2025年化学奖授予了金属-有机框架(MOFs)的开发,得主奥马尔·亚吉(Omar Yaghi)、北川进(Susumu Kitagawa)、理查德·罗布森(Richard Robson)的研究,为“材料科学”打开了一扇新大门。
1. MOFs:可设计的“分子海绵”
MOFs是一类由**金属离子(如锌、铜)**作为“节点”,**有机分子(如羧酸、咪唑)**作为“连接剂”构成的多孔晶体材料。它的神奇之处在于:
- 多孔性:一克MOFs的表面积可达10000平方米(相当于1.4个足球场);
- 可设计性:通过调整金属节点与有机连接剂的种类,能精确控制孔的大小(从几埃到几十纳米)和形状;
- 多功能性:可以吸附氢气(氢能汽车的燃料储存)、捕获二氧化碳(应对气候变化)、收集空气中的水(干旱地区的“空气取水机”),甚至催化有机反应(如药物合成)。
2. 亚吉的“伯克利传奇”
奥马尔·亚吉是伯克利分校化学教授,也是MOFs领域的“奠基人”之一。上世纪90年代,他在伯克利的实验室首次实现了MOFs的“可设计合成”——通过改变金属离子与有机配体的组合,合成出了世界上具有规则孔结构的MOFs材料。
“伯克利的学术氛围鼓励‘疯狂的想法’,”亚吉在获奖感言中说,“当时很多人认为‘设计多孔材料’是天方夜谭,但我的导师告诉我们:‘只要逻辑自洽,就值得尝试’。”如今,MOFs已成为材料科学的“热门领域”,全球有超过1000家实验室在研究其应用。









