本報訊
2025年諾貝爾化學獎揭曉，得獎者是美國加州大學柏克萊分校教授亞吉（Omar Yaghi）、澳洲墨爾本大學教授羅布森（Richard Robson）及京都大學教授北川進（Susumu Kitagawa）。他們憑金屬有機骨架研究而獲獎，諾貝爾化學獎委員會主席林克（Heiner Linke） 說：「金屬有機骨架（MOF）擁有巨大的潛力，為客製化具有新功能的材料帶來了前所未有的機遇。」
據路透社、美聯社、《科技日報》等媒體報道，本屆諾貝爾化學獎的故事，源自一節普通的化學課。1974年，澳洲墨爾本大學的羅布森正在為課堂製作分子模型，他靈光一現：如果能像拚積木一樣，讓原子或分子依照其化學特性自行連接，能否構建出新的「分子建築」？直到十多年後，他終於動手驗證這一想法。羅布森將帶正電的銅離子與四臂分子相結合，結果這些分子像鑽石晶格一樣自組裝成規則的三維晶體結構，不同的是，這種晶體內部竟有大量空腔。此後，羅布森陸續合成出多種含空腔的分子網絡，並證明這些結構內部的離子可以互換，從而讓物質進出。他展示了可按需設計的分子晶體，並提出這種材料可用作催化劑。儘管早期材料脆弱、易分解，被認為「沒用」，但羅布森已打開了「分子建築」的大門。
北川進接過了羅布森探索的火種。他奉行的信條是：「要看到『無用之物』的用處。」1992年，北川進構建出一種二維分子材料，分子之間形成可容納丙酮分子的空腔。雖然功能有限，但這代表一種全新的分子設計思維。1997年，他又成功構建出一種金屬有機骨架，其內部由開放通道相交。1998年，北川提出金屬有機骨架可以實現柔性化。如今，市面上已出現了多種柔性MOF，它們可以改變形狀，例如在填充或清空各種物質時。
1995年，亞吉在美國正式提出「金屬有機框架（MOF）」這一名稱，定義了這種由金屬節點和有機配體組成、具有規則空腔的晶體結構。
1999年，亞吉構建了一種非常穩定的材料——MOF-5，它具有立方體結構。僅需幾克重量就能覆蓋一個足球場大小的區域。隨後，他於1999年研發出MOF-5，這是一種極其穩定且空間巨大的框架結構，即使在300℃高溫下也不會坍塌。最令人震驚的是其內部表面積：幾克MOF-5的內部總面積相當於一個足球場，遠超傳統沸石。這意味著它能吸附更多氣體。
亞吉的團隊繼續擴展MOF家族，創造出十幾種變體，用以儲存甲烷、捕獲二氧化碳，甚至在沙漠中利用MOF創造了「空中取水」的奇跡：夜晚材料吸附空氣中的水汽，白天經太陽加熱後釋放出液態水，為乾旱地區提供取水新途徑。
如今，科學家已設計出數以萬計的MOF，它們被用於碳捕集、空氣淨化、藥物遞送、能源存儲等眾多前沿領域。甚至在半導體製造中，也有MOF被用於捕捉或分解劇毒氣體。
