原创 三名科学家获2025诺贝尔化学奖：他们让沙漠空气也能“榨”出水
当地时间10月8日，瑞典皇家科学院宣布将2025年诺贝尔化学奖授予日本京都大学的北川进 （Susumu Kitagawa）、澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森（Richard Robson）和美国加州大学伯克利分校的奥马尔·M·亚吉 （Omar M. Yaghi），以表彰他们“开发金属有机框架”，为化学创造了新的空间。
这三位科学家开发出一种全新的分子结构——金属有机框架（Metal–Organic Frameworks，简称MOF）。
MOF内部含有大量空腔，气体和其他化学物质可以在其中自由流动。这种结构可用于从沙漠空气中收集水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应。
在MOF中，金属离子充当“基石”，由有机分子（以碳为基础）相互连接。金属离子与有机分子共同排列，形成含有大量空腔的晶体。通过改变MOF的组成单元，化学家可以设计出能够捕获和储存特定物质的材料。MOF还能驱动化学反应，甚至导电。
“MOF的潜力极其巨大，它带来了前所未有的机会，让我们能够定制具有全新功能的材料。”诺贝尔化学奖评审委员会主席海纳·林克（Heiner Linke）表示。
一切始于1989年。理查德·罗布森尝试以一种全新的方式利用原子的固有特性——他将带正电的铜离子与一种“四臂”分子结合。这种分子的每条“臂”末端都带有一个能吸引铜离子的化学基团。当两者结合后，便形成了一种结构规整、空间宽敞的晶体——就像一个充满无数空腔的钻石。
理查德·罗布森立刻意识到这种分子结构的潜力，但它并不稳定，很容易坍塌。
理查德·罗布森
随后，北川进和奥马尔·亚吉为这种构筑方法奠定了坚实的基础——在1992年至2003年间，他们分别做出了一系列革命性发现。北川进证明了气体可以在这些结构中进出，并预言MOF可以具有可伸缩性和柔性；奥马尔·亚吉则创造出一种非常稳定的MOF，并展示了如何通过合理设计对其进行改造，从而赋予其新的、理想的特性。
北川进
奥马尔·M·亚吉（中）
在这三位获奖者的开创性研究之后，化学家们已经合成了数以万计的不同MOF材料。其中一些有望帮助人类应对重大的全球挑战，例如从水中分离全氟和多氟烷基物质（PFAS）、分解环境中残留的药物、捕获二氧化碳，或从沙漠空气中收集水分等。
奥马尔·亚吉教授研究团队在莫哈韦沙漠中从收水机收集的水（UC Berkeley）