當地時間10月8日,2025諾貝爾化學獎授予日本京都大學的爾化北川進、澳大利亞墨爾本大學的學獎先中現理查德·羅布森以及美國加利福尼亞大學伯克利分校的奧馬爾·M·亞吉,以表彰他們在“金屬有機框架材料研發”方面的授予卓越貢獻。
帶來此前難以想象的金屬機遇
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合,該分子的有機每個“臂端”都帶有一個對銅離子具有吸引力的化學基團。二者結合后,框架形成了結構規整、材料產業內部空曠的國實晶體,宛如一顆布滿無數空腔的諾貝能率鉆石。羅布森當即意識到這種分子結構的爾化潛力,但該結構穩定性較差,學獎先中現極易坍塌。授予這正是金屬“金屬有機框架材料”的緣起。
從1992年至2003年間,有機北川進與亞吉各自取得了突破性發現。北川進證實氣體可在該類結構中進出,并預測金屬有機框架材料可被設計為柔性材料;亞吉則制備出一種穩定性極強的金屬有機框架材料,并證明可通過合理設計對其進行修飾,賦予其新的、理想特性。
諾貝爾化學委員會主席海納·林克表示:“金屬有機框架材料具有巨大潛力,為研發具備新功能的定制化材料帶來了此前難以想象的機遇。”
業界認為拿諾獎是遲早的事
“金屬有機框架材料引發了材料科學的一場革命,改變了合成材料的范式。”上海交通大學化學化工學院長聘(教軌)副教授鞏偉告訴解放日報記者,傳統合成材料方式比較粗放,就像“黑匣子”,而有了金屬有機框架材料,就像搭樂高積木,上面的凹凸相當于化學鍵鈕,可以進行快速、精準地搭建。“這相當于過去是盲目地亂搭,也沒有方法指導,而現在有了明確的方向,可以合成結構精準的多孔材料。”
對于金屬有機框架材料獲得諾貝爾化學獎,鞏偉表示“意料之中”,業界對此都有普遍共識——拿諾獎是遲早的事。
金屬有機框架材料現已發展出10萬多種,而結構決定功能,這種新材料在能源、生命健康等領域有著廣闊的應用前景。比如可用于從沙漠空氣中收集水分、儲存有毒氣體或催化化學反應,特別是在捕獲二氧化碳方面有著獨特優勢。
非常純粹的科學家
“亞吉是一位非常純粹的科學家,今年60歲了,但思想非常敏銳和前沿。令人嘆服的是,他每次做重要的學術報告,總給人耳目一新的感覺?!眮喖牟┦垦芯可?、復旦大學化學系教授李巧偉告訴解放日報記者,就在上個月,在歐洲舉行的一次國際會議上,亞吉還分享了如何利用AI來輔助研究。
金屬有機框架材料,這個專業名詞正是亞吉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域。
堅韌、拼搏、有愛心,這是亞吉留給上海科技大學2060研究院副院長章躍標教授的印象,亞吉是他的博士后合作導師?!爸灰J定這事情能做,就會非常堅定地把它做出來,無論遇到多大的阻力和質疑?!?/p>
金屬有機框架材料一開始被發現時,很多人質疑這個材料不穩定。當時,亞吉和北川進在一些國際會議上遭受了不少質疑。但是,他們沒有放棄。
說到拼搏,令章躍標印象深刻的是,亞吉教授每天睡眠時間很短,一天大概只睡3-5小時,有時半夜3點會打電話說要趕緊完成某項工作。他基本上所有的時間都投入在科研中,廢寢忘食。
有愛心的亞吉教授經常會去一些比較貧窮落后的地區,幫助他們建立科學中心。
亞吉與中國保持著密切的學術往來。早年他在哈佛大學做博士后研究期間,就第一次來到中國,在南京大學做短暫交流?!八蛭艺故具^當時的照片,我到復旦工作后,他也經常來中國,是我們系的名譽教授?!崩钋蓚フf,復旦大學趙東元院士和亞吉還牽頭搭建了一個名為“超越材料”的學術論壇,彼此之間有著非常良好的互動。
“我來上科大,就是亞吉推薦的?!闭萝S標回憶,當時上科大剛成立沒多久,亞吉認為這是一個很好的機會,“他甚至讓我提前半年結束合同,加入上科大。”
亞吉非常熱愛園藝,他曾經在接受媒體采訪時說,如果不做化學家,將成為一名園藝師。每天下午3點,他喜歡在健身房騎車一小時,一邊騎車還一邊看書。
“北川進的視野非常寬廣,他很關注科學的未來發展方向?!崩钋蓚ジ嬖V記者。北川進與亞吉的研究團隊經常進行交流,2015年北川進來過復旦大學參加國際會議并做報告,李巧偉因此曾近距離接觸過北川進?!八浅O硎芸蒲袠啡?,同時也很樂意替太太分擔家務,有一次我送他去機場,他告訴我每周至少有一天在家擦地板?!?/p>
產業化很可能率先在中國實現
“目前,國內在金屬有機框架材料方面的學術研究和產業化十分生機勃勃?!闭萝S標告訴記者。國家自然科學基金委也非常支持相關研究,還專門組織了相關戰略研討會?!拔磥恚@個領域很可能會像鋰電池一樣,其產業化和應用市場很有可能率先在中國實現。”
在中國,這一科研領域的應用距離產業化還有多遠?章躍標認為,中國有很完整的供應鏈、有很多工程師,材料的量產將不再是個問題。目前需要市場驅動,讓這個產業鏈完全循環起來,從而形成閉環的商業運行模式。
展望未來,到2030年中國要實現碳達峰目標,金屬有機框架材料可能應用于水泥廠、鋼鐵廠、發電廠捕獲二氧化碳,這可以實現資源的清潔化利用。到2060年中國要實現碳中和,金屬有機框架材料有望應用于能源的存儲轉化。
