當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月8日，2025諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予日本京都大學(xué)的爾化北川進(jìn)、澳大利亞墨爾本大學(xué)的學(xué)獎(jiǎng)先中現(xiàn)理查德·羅布森以及美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的奧馬爾·M·亞吉，以表彰他們?cè)凇敖饘儆袡C(jī)框架材料研發(fā)”方面的授予卓越貢獻(xiàn)。
帶來(lái)此前難以想象的金屬機(jī)遇
這一切始于1989年——羅布森將帶正電的銅離子與一種四臂分子結(jié)合，該分子的有機(jī)每個(gè)“臂端”都帶有一個(gè)對(duì)銅離子具有吸引力的化學(xué)基團(tuán)。二者結(jié)合后，框架形成了結(jié)構(gòu)規(guī)整、材料產(chǎn)業(yè)內(nèi)部空曠的國(guó)實(shí)晶體，宛如一顆布滿無(wú)數(shù)空腔的諾貝能率鉆石。羅布森當(dāng)即意識(shí)到這種分子結(jié)構(gòu)的爾化潛力，但該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，學(xué)獎(jiǎng)先中現(xiàn)極易坍塌。授予這正是金屬“金屬有機(jī)框架材料”的緣起。
從1992年至2003年間，有機(jī)北川進(jìn)與亞吉各自取得了突破性發(fā)現(xiàn)。北川進(jìn)證實(shí)氣體可在該類結(jié)構(gòu)中進(jìn)出，并預(yù)測(cè)金屬有機(jī)框架材料可被設(shè)計(jì)為柔性材料；亞吉?jiǎng)t制備出一種穩(wěn)定性極強(qiáng)的金屬有機(jī)框架材料，并證明可通過(guò)合理設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行修飾，賦予其新的、理想特性。
諾貝爾化學(xué)委員會(huì)主席海納·林克表示：“金屬有機(jī)框架材料具有巨大潛力，為研發(fā)具備新功能的定制化材料帶來(lái)了此前難以想象的機(jī)遇。”
業(yè)界認(rèn)為拿諾獎(jiǎng)是遲早的事
“金屬有機(jī)框架材料引發(fā)了材料科學(xué)的一場(chǎng)革命，改變了合成材料的范式?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)化學(xué)化工學(xué)院長(zhǎng)聘（教軌）副教授鞏偉告訴解放日?qǐng)?bào)記者，傳統(tǒng)合成材料方式比較粗放，就像“黑匣子”，而有了金屬有機(jī)框架材料，就像搭樂(lè)高積木，上面的凹凸相當(dāng)于化學(xué)鍵鈕，可以進(jìn)行快速、精準(zhǔn)地搭建?！斑@相當(dāng)于過(guò)去是盲目地亂搭，也沒(méi)有方法指導(dǎo)，而現(xiàn)在有了明確的方向，可以合成結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)的多孔材料?！?/p>
對(duì)于金屬有機(jī)框架材料獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，鞏偉表示“意料之中”，業(yè)界對(duì)此都有普遍共識(shí)——拿諾獎(jiǎng)是遲早的事。
金屬有機(jī)框架材料現(xiàn)已發(fā)展出10萬(wàn)多種，而結(jié)構(gòu)決定功能，這種新材料在能源、生命健康等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。比如可用于從沙漠空氣中收集水分、儲(chǔ)存有毒氣體或催化化學(xué)反應(yīng)，特別是在捕獲二氧化碳方面有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
非常純粹的科學(xué)家
“亞吉是一位非常純粹的科學(xué)家，今年60歲了，但思想非常敏銳和前沿。令人嘆服的是，他每次做重要的學(xué)術(shù)報(bào)告，總給人耳目一新的感覺(jué)?！眮喖牟┦垦芯可?、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授李巧偉告訴解放日?qǐng)?bào)記者，就在上個(gè)月，在歐洲舉行的一次國(guó)際會(huì)議上，亞吉還分享了如何利用AI來(lái)輔助研究。
金屬有機(jī)框架材料，這個(gè)專業(yè)名詞正是亞吉1995年在一篇論文里首次提出，而他本人至今依然深耕于這一領(lǐng)域。
堅(jiān)韌、拼搏、有愛(ài)心，這是亞吉留給上?？萍即髮W(xué)2060研究院副院長(zhǎng)章躍標(biāo)教授的印象，亞吉是他的博士后合作導(dǎo)師?！爸灰J(rèn)定這事情能做，就會(huì)非常堅(jiān)定地把它做出來(lái)，無(wú)論遇到多大的阻力和質(zhì)疑?！?/p>
金屬有機(jī)框架材料一開(kāi)始被發(fā)現(xiàn)時(shí)，很多人質(zhì)疑這個(gè)材料不穩(wěn)定。當(dāng)時(shí)，亞吉和北川進(jìn)在一些國(guó)際會(huì)議上遭受了不少質(zhì)疑。但是，他們沒(méi)有放棄。
說(shuō)到拼搏，令章躍標(biāo)印象深刻的是，亞吉教授每天睡眠時(shí)間很短，一天大概只睡3-5小時(shí)，有時(shí)半夜3點(diǎn)會(huì)打電話說(shuō)要趕緊完成某項(xiàng)工作。他基本上所有的時(shí)間都投入在科研中，廢寢忘食。
有愛(ài)心的亞吉教授經(jīng)常會(huì)去一些比較貧窮落后的地區(qū)，幫助他們建立科學(xué)中心。
亞吉與中國(guó)保持著密切的學(xué)術(shù)往來(lái)。早年他在哈佛大學(xué)做博士后研究期間，就第一次來(lái)到中國(guó)，在南京大學(xué)做短暫交流?！八蛭艺故具^(guò)當(dāng)時(shí)的照片，我到復(fù)旦工作后，他也經(jīng)常來(lái)中國(guó)，是我們系的名譽(yù)教授?！崩钋蓚フf(shuō)，復(fù)旦大學(xué)趙東元院士和亞吉還牽頭搭建了一個(gè)名為“超越材料”的學(xué)術(shù)論壇，彼此之間有著非常良好的互動(dòng)。
“我來(lái)上科大，就是亞吉推薦的?！闭萝S標(biāo)回憶，當(dāng)時(shí)上科大剛成立沒(méi)多久，亞吉認(rèn)為這是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，“他甚至讓我提前半年結(jié)束合同，加入上科大。”
亞吉非常熱愛(ài)園藝，他曾經(jīng)在接受媒體采訪時(shí)說(shuō)，如果不做化學(xué)家，將成為一名園藝師。每天下午3點(diǎn)，他喜歡在健身房騎車一小時(shí)，一邊騎車還一邊看書(shū)。
“北川進(jìn)的視野非常寬廣，他很關(guān)注科學(xué)的未來(lái)發(fā)展方向?！崩钋蓚ジ嬖V記者。北川進(jìn)與亞吉的研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)常進(jìn)行交流，2015年北川進(jìn)來(lái)過(guò)復(fù)旦大學(xué)參加國(guó)際會(huì)議并做報(bào)告，李巧偉因此曾近距離接觸過(guò)北川進(jìn)。“他非常享受科研樂(lè)趣，同時(shí)也很樂(lè)意替太太分擔(dān)家務(wù)，有一次我送他去機(jī)場(chǎng)，他告訴我每周至少有一天在家擦地板?！?/p>
產(chǎn)業(yè)化很可能率先在中國(guó)實(shí)現(xiàn)
“目前，國(guó)內(nèi)在金屬有機(jī)框架材料方面的學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化十分生機(jī)勃勃?！闭萝S標(biāo)告訴記者。國(guó)家自然科學(xué)基金委也非常支持相關(guān)研究，還專門組織了相關(guān)戰(zhàn)略研討會(huì)。“未來(lái)，這個(gè)領(lǐng)域很可能會(huì)像鋰電池一樣，其產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用市場(chǎng)很有可能率先在中國(guó)實(shí)現(xiàn)?！?/p>
在中國(guó)，這一科研領(lǐng)域的應(yīng)用距離產(chǎn)業(yè)化還有多遠(yuǎn)？章躍標(biāo)認(rèn)為，中國(guó)有很完整的供應(yīng)鏈、有很多工程師，材料的量產(chǎn)將不再是個(gè)問(wèn)題。目前需要市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，讓這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈完全循環(huán)起來(lái)，從而形成閉環(huán)的商業(yè)運(yùn)行模式。
展望未來(lái)，到2030年中國(guó)要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)，金屬有機(jī)框架材料可能應(yīng)用于水泥廠、鋼鐵廠、發(fā)電廠捕獲二氧化碳，這可以實(shí)現(xiàn)資源的清潔化利用。到2060年中國(guó)要實(shí)現(xiàn)碳中和，金屬有機(jī)框架材料有望應(yīng)用于能源的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)化。
(責(zé)任編輯：娛樂(lè))
