"人皆知有用之用，而莫知无用之用也。"
这句出自《庄子》的古老东方哲语，成为了2025年诺贝尔化学奖得主北川进的座右铭。今年10月8日，瑞典皇家科学院将化学界最高荣誉授予了北川进(Susumu Kitagawa)、理查德·罗布森(Richard Robson)以及奥马尔·M·亚吉(Omar M. Yaghi)，表彰他们在金属有机框架（MOF）开发方面的杰出贡献。这项曾被认为"没什么用处"的研究，如今将有助于解决人类面临的很多重大挑战。
北川进（Susumu Kitagawa）
1951 年出生于日本京都，1979 年获日本京都大学博士学位，现任京都大学教授。
理查德·罗布森（Richard Robson）
1937 年出生于英国格鲁斯本，1962 年获英国牛津大学博士学位，现任澳大利亚墨尔本大学教授。
奥马尔·M·亚吉（Omar M. Yaghi）
1965 年出生于约旦安曼，1990 年获美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校博士学位，现任美国加利福尼亚大学伯克利分校教授。
下面，我们来详细解读一下这一蕴含着“无用之用”智慧的诺贝尔奖成果。
什么是金属有机框架（MOF）？
金属有机框架（MOF）是一种新的分子结构。在这一结构中，金属离子被充当长有机分子连接的基石。金属离子和有机分子一起聚合形成包含巨大空腔的晶体化合物，气体和其他化学物质可以流过这些晶体化合物中的空腔。
通过改变金属有机框架（MOF）中使用的构建块，化学家可以设计它们来捕获和储存特定物质。可用于从沙漠空气中收集水、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应。
罗布森的开创性工作
在20世纪，随着晶体学和其他重要结构测定方法的突破，结构化学领域得到了大幅发展，许多新结构被合成和分析。然而，具有三维结构的化合物从分析到预测，再到可控合成的步骤仍然难以实现。
迎接这一巨大挑战的科学家之一是理查德·罗布森。罗布森对基于选定的、精心设计的构建模块组装具有可预测拓扑结构的扩展结构这一想法很感兴趣。他在1980年代末开始了这一探索，并最终成功合成了包含大量大空腔的晶体化合物。
1989年，罗布森在《美国化学会志》发表了相关研究文章，指出自己的实验可能为构建材料提供一种新方法。他写道，这些材料可以被赋予前所未有的特性，可能是有益的特性。
北川进的柔性革命
罗布森合成的晶体化合物相当不稳定，许多化学家认为它们没用，但也有人认为，罗布森对未来的构想唤醒了一种开拓精神。
为这一罗布森的愿景奠定坚实基础的人是北川进和奥马尔·亚吉。1992年至2003年间，他们分别取得了一系列突破性的发现。
1997年，北川进成功创建了一种被开放通道贯穿的金属有机框架。这些通道可以被不同类型的气体充满，材料也可以释放这些气体而结构不受影响。1998年，北川进提出，金属有机框架可以被制成“柔性”的。这一点很重要，意味着MOFs可以形成软材料。
如今，已经有无数柔性MOF可以改变形状。
奥马尔·M·亚吉的理性设计
1992年，奥马尔·M·亚吉在亚利桑那州立大学工作，他希望有更可控的方法来合成材料。亚吉的目标是使用“理性设计”来连接不同的化学组分，以制造大的晶体，就像拼接乐高积木一样。最终，亚吉的研究小组将金属离子与有机分子结合，获得了成功。
1995年，亚吉发表了两种不同二维材料的结构，这些材料像网一样，由铜或钴结合在一起。其中由钴连接而成的 MOF 材料具有特殊的性质，它的空间可以容纳客体分子，当这些空间被完全占据时，材料表现出极高的稳定性，即使加热到 350°C 也不会坍塌。
亚吉在《自然》杂志的一篇文章中描述了这种材料，并创造了“金属有机框架”这个名称，用于描述由金属和有机分子构建的、可能包含空腔的、扩展且有序的分子结构。
1999年，亚吉确立了金属有机框架发展的里程碑，他展示的MOF-5异常宽敞且稳定。更让人惊讶的是，材料立方空间内有巨大的面积，几克MOF-5所拥有的空间面积就像一个足球场那么大，这意味着它可以吸收非常多的气体。
从实验室到产业化
MOF领域研究2010年代以来呈现爆发式增长。目前，全球化学家们已经合成了数万种不同的MOF材料，中国在该领域的研究也已跻身世界第一梯队。
MOF研究也从实验室走向了市场。研究人员利用MOF技术，从沙漠空气中收集水、从水中提取污染物、捕获二氧化碳以及储存氢气。
21世纪初以来，全球范围内MOF相关专利申请超过12.5万项。在中国，一些企业已经实现了MOF材料的吨级规模化生产，并与行业龙头公司合作，将材料应用于锂电池、节能空调等领域。
MOF研究的上海力量
上海作为中国科研重镇，与本届诺贝尔化学奖得主渊源深厚。上海科技大学2060研究院副院长章跃标、复旦大学化学系教授李巧伟，均曾在奥马尔·亚吉教授门下深造。
章跃标于2011年至2015年在加州大学伯克利分校完成博士后研究。他回忆道，导师亚吉教授不仅是一位极具人格魅力的科学家，其研究团队也对中国科研人员持开放包容的态度。
李巧伟同样对导师充满敬意："亚吉教授始终坚守基础研究的价值。"博士毕业多年，师生情谊依旧深厚，双方保持着密切的学术交流，亚吉教授也曾应邀来复旦做讲座。
展望未来，章跃标对MOF技术在中国的产业化前景充满信心。"中国具备完整的产业链体系、成熟的工程师队伍，庞大的市场需求，加之在绿色科技和碳中和目标上的坚定投入，这些优势将推动MOF技术率先在中国实现规模化应用。"他认为，MOF研究正从实验室走向工业界，而中国有望成为这一转化的先行者。
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我们都为您准备了丰富的资源和专业的服务。
01
ACS（美国化学会）数据库
收录罗布森1989年在《美国化学会志》发表的开创性论文。
《Chemical Reviews》
（化学领域最具影响力的综述期刊）
2012年MOF专刊（第112卷第2期）
提供MOF领域最权威的研究文献
02
RSC（英国皇家化学会）数据库
《Chemical Society Reviews》MOF特刊
2009年第38卷第5期
2014年第43卷第16期
涵盖MOF材料从基础研究到应用转化的
全过程
03
ProQuest数据库
重磅文章收录：
（奥马尔·M·亚吉发表于《Nature》《Science》）
Selective binding and removal of guests in a microporous metal–organic framework.
Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework.
Systematic Design of Pore Size and Functionality in Isoreticular MOFs and Their Application in Methane Storage.
资源特色：
提供全球学位论文和学术期刊资源
追踪MOF领域的最新研究动态和论文成果
覆盖多学科交叉研究文献
04
Wiley数据库
《Advanced Materials》
2016年MOF功能材料专刊
（第28卷第18期）
前沿方向：
聚焦薄膜器件、光电应用、高级催化等
访问指南:
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正如诺贝尔化学委员会评委邹晓冬所言，"作为一名科学家，研究的初衷绝不应该是为了获奖。用自己真正的热爱去挑战前人未曾涉足的领域，并且能够持之以恒，这才是最珍贵的科学精神。"
真正的科学突破，往往源于对"无用之用"的执着探索。MOF的发展历程，正是基础研究价值的生动写照：它不因功利而生，却能造福人类；它不求立竿见影，却能重塑未来。
作为知识的守护者和学术的桥梁，图书馆始终致力于为每一位求知者提供丰富的资源和专业的服务。在这里，知识不仅是智慧的传承，更是创新的起点；在这里，您可以站在巨人的肩膀上，发现属于自己的"无用之用"。
欢迎走进图书馆，与前沿对话，与智慧同行。
图文来源：专业服务中心
图文编辑：曹联瑢
审稿：夏磊 赵翰露
签发：林峻
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