当地时间10月8日,瑞典皇家科学院决定将2025年诺贝尔化学奖授予北川进(Susumu Kitagawa)、理查德·罗布森(Richard Robson)以及奥马尔·M·亚吉(Omar M. Yaghi)三位科学家,以表彰其在金属有机骨架开发领域的贡献。获奖者将平分1100万瑞典克朗(约合836万元人民币)奖金。
它们的分子结构包含化学空间
2025年诺贝尔化学奖得主们创造了一种具有巨大空间的分子结构,气体和其他化学物质可以在其中流动。这些被称为金属有机骨架的结构可用于从沙漠空气中获取水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应。
北川进(Susumu Kitagawa)、理查德·罗布森(Richard Robson)和奥马尔·亚吉(Omar Yaghi)荣获2025年诺贝尔化学奖。他们开发了一种新型分子结构。在该结构中,金属离子作为基石,由长有机(碳基)分子连接。金属离子和分子共同排列形成含有大空腔的晶体。这些多孔材料被称为金属有机骨架(MOF)。通过改变MOF中使用的基本单元,化学家可以设计它们来捕获和储存特定物质。MOF还可以驱动化学反应或导电。
诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克表示:“金属有机框架具有巨大的潜力,为定制具有新功能的材料带来了以前无法预见的机会。”
一切始于1989年,当时理查德·罗布森(Richard Robson)尝试以一种新的方式利用原子的固有属性。他将带正电的铜离子与一个四臂分子结合在一起;这个分子的每个臂末端都有一个化学基团,可以吸引铜离子。
当它们结合在一起时,便凝聚成了一个秩序井然、空旷无垠的晶体,就像一颗充满了无数空洞的钻石。
罗布森立即意识到了他所构建的分子结构的潜力,但它不稳定,容易坍塌。然而,北川进(Susumu Kitagawa)和奥马尔·亚吉(Omar Yaghi)为这种构建方法奠定了坚实的基础;在1992年至2003年间,他们分别取得了一系列革命性的发现。北川证明了气体可以流入和流出这种结构,并预测MOF可以实现柔性。亚吉创造了一种非常稳定的MOF,并证明可以通过合理的设计对其进行修改,从而赋予其全新且理想的性能。
继两位获奖者的突破性发现之后,化学家们构建了数以万计的不同MOF。其中一些可能有助于解决人类面临的一些重大挑战,其应用范围包括从水中分离PFAS、分解环境中的痕量药物、捕获二氧化碳或从沙漠空气中获取水。
关于诺贝尔化学奖
诺贝尔化学奖(Nobel Prize in Chemistry),是根据诺贝尔1895年的遗嘱而设立的五个诺贝尔奖之一,1901年首次颁发。
诺贝尔奖官网列举了三项改变生活的化学发现——映射分子、二氧化碳同化、酶革命。
酶革命
2018年诺贝尔化学奖
二氧化碳同化
1961年诺贝尔化学奖
映射分子
1964年诺贝尔化学奖
上海科技综合整理自:诺贝尔奖委员会官网、央视新闻等
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