科技日报记者 张佳欣
假如一位房地产中介卖力倾销份子世界的房产，他也许会说：“这是一间宽敞敞亮、专为水份子量身定制的只身公寓。”
如许的“屋子”确凿存于。它们是由科学家精心设计的份子修建——金属有机框架（MOF）。本年，诺贝尔化学奖授予日本科学家北川进、Australia科学家理查德·罗布森及美籍约旦科学家奥马尔·亚吉，以表扬他们于MOF质料开发方面的创始性孝敬。
这类新型份子布局内部拥有年夜量空腔，份子可于此中自由进出。患上益在三位科学家的事情，化学家如今已经能设计出数以万计的差别MOF，为化学范畴带来一连串“古迹”。
罗布森：化学课上的“份子修建”灵感
科学发明常始在“跳出框架”的思索。2025年诺贝尔化学奖的故事，源自一节平凡的化学课预备。
1974年，Australia墨尔本年夜学的理查德·罗布森正于为讲堂建造份子模子，他用木球代表原子、木棒代表化学键。玩弄间，他灵光一现：假如能像拼积木同样，让原子或者份子依照其化学特征自行毗连，可否构建出新的“份子修建”？
直到十多年后，他终究动手验证这一设法。罗布森将带正电的铜离子与四臂份子相联合，成果这些份子像钻石晶格同样自组装陈规则的三维晶体布局，差别的是，这类晶体内部竟有年夜量空腔。1989年，他于《美国化学会志》上发表结果，初次提出这种份子收集的潜力，预言它们将付与质料史无前例的性子。
今后，罗布森陆续合成出多种含空腔的份子收集，并证实这些布局内部的离子可以交换，从而让物资进出。他展示了可按需设计的份子晶体，并提出这类质料可用作催化剂。只管初期质料懦弱、易分化，被认为“没用”，但罗布森已经打开了“份子修建”的年夜门。
北川进：让“无用之物”变患上有效
20世纪90年月，日本近畿年夜学的北川进接过了罗布森摸索的火种。他推行的信条是：“要看到‘无用之物’的用场。”
1992年，北川进构建出一种二维份子质料，份子之间形成可容纳丙酮份子的空腔。虽然功效有限，但这代表一种全新的份子设计思维。他一样用金属离子作为“支点”，以有机份子相连。
1997年，他的团队用钴、镍、锌离子与4,4′-联吡啶份子搭建出三维MOF布局，形成交错的空腔通道。当他们将质料中的水去除了后，这些孔洞仍旧不变，可以吸赞同开释甲烷、氧气、氮气等气体而稳定形。
面临“已经有多孔沸石，为什么还有要MOF？”的质疑，北川进给出要害谜底。他认为，MOF可由多种金属及有机份子构建，功效可定制，而且质料柔韧，能如呼吸般吸赞同开释气体。这必然义奠基了MOF的科学基础。
亚吉：为份子积木定名并付与气力
于年夜洋彼岸，来自约旦的奥马尔·亚吉于美国延续并拓展了这一理念。
1995年，亚吉正式提出“金属有机框架（MOF）”这一位称，界说了这类由金属节点及有机配体构成、具备法则空腔的晶体布局。
随后，他在1999年研发出MOF-5，这是一种极为不变且空间巨年夜的框架布局，纵然于300℃高温下也不会坍塌。最使人震动的是其内部外貌积：几克MOF-5的内部总面积相称在一个足球场，远超传统沸石。这象征着它能吸附更多气体。
亚吉的团队继承扩大MOF家族，创造出十几种变体，用以贮存甲烷、捕捉二氧化碳，甚至于戈壁中使用MOF创造了“空中取水”的古迹：夜晚质料吸附空气中的水汽，白日经太阳加热后开释出液态水，为干旱地域提供取水新路子。
有望成为“21世纪的质料”
如今，科学家已经设计出数以万计的MOF，它们被用在碳捕集、空气净化、药物递送、能源存储等浩繁前沿范畴。甚至于半导体系体例造中，也有MOF被用在捕获或者分化剧毒气体。
一些科学家认为，MOF潜力巨年夜，有望成为“21世纪的质料”。不管将来怎样，经由过程MOF的开发，三位科学家为咱们提供相识决能源、情况与康健等庞大问题的新路子，而这正契合了诺贝尔遗嘱中“造福人类”的精力。
（图片来历：诺贝尔奖官网）
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