诺贝尔化学奖多宝体育- 多宝体育官方网站- APP下载授予金属有机框架材料“产业化很可能率先在中国实现”

2025-10-09

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  当地时间10月8日,2025诺贝尔化学奖授予日本京都大学的北川进、澳大利亚墨尔本大学的理查德罗布森以及美国加利福尼亚大学伯克利分校的奥马尔M亚吉,以表彰他们在“金属有机框架材料研发”方面的卓越贡献。

  这一切始于1989年——罗布森将带正电的铜离子与一种四臂分子结合,该分子的每个“臂端”都带有一个对铜离子具有吸引力的化学基团。二者结合后,形成了结构规整、内部空旷的晶体,宛如一颗布满无数空腔的钻石。罗布森当即意识到这种分子结构的潜力,但该结构稳定性较差,极易坍塌。这正是“金属有机框架材料”的缘起。

  从1992年至2003年间,北川进与亚吉各自取得了突破性发现。北川进证实气体可在该类结构中进出,并预测金属有机框架材料可被设计为柔性材料;亚吉则制备出一种稳定性极强的金属有机框架材料,并证明可通过合理设计对其进行修饰,赋予其新的、理想特性。

  诺贝尔化学委员会主席海纳林克表示:“金属有机框架材料具有巨大潜力,为研发具备新功能的定制化材料带来了此前难以想象的机遇。”

  “金属有机框架材料引发了材料科学的一场革命,改变了合成材料的范式。”上海交通大学化学化工学院长聘(教轨)副教授巩伟告诉解放日报记者,传统合成材料方式比较粗放,就像“黑匣子”,而有了金属有机框架材料,就像搭乐高积木,上面的凹凸相当于化学键钮,可以进行快速、精准地搭建。“这相当于过去是盲目地乱搭,也没有方法指导,而现在有了明确的方向,可以合成结构精准的多孔材料。”

  对于金属有机框架材料获得诺贝尔化学奖,巩伟表示“意料之中”,业界对此都有普遍共识——拿诺奖是迟早的事。

  金属有机框架材料现已发展出10万多种,而结构决定功能,这种新材料在能源、生命健康等领域有着广阔的应用前景。比如可用于从沙漠空气中收集水分、储存有毒气体或催化化学反应,特别是在捕获二氧化碳方面有着独特优势。

  “亚吉是一位非常纯粹的科学家,今年60岁了,但思想非常敏锐和前沿。令人叹服的是,他每次做重要的学术报告,总给人耳目一新的感觉。”亚吉的博士研究生、复旦大学化学系教授李巧伟告诉解放日报记者,就在上个月,在欧洲举行的一次国际会议上,亚吉还分享了如何利用AI来辅助研究。

  金属有机框架材料,这个专业名词正是亚吉1995年在一篇论文里首次提出,而他本人至今依然深耕于这一领域。

  坚韧、拼搏、有爱心,这是亚吉留给上海科技大学2060研究院副院长章跃标教授的印象,亚吉是他的博士后合作导师。“只要他认定这事情能做,就会非常坚定地把它做出来,无论遇到多大的阻力和质疑。”

  金属有机框架材料一开始被发现时,很多人质疑这个材料不稳定。当时,亚吉和北川进在一些国际会议上遭受了不少质疑。但是,他们没有放弃。

  说到拼搏,令章跃标印象深刻的是,亚吉教授每天睡眠时间很短,一天大概只睡3-5小时,有时半夜3点会打电话说要赶紧完成某项工作。他基本上所有的时间都投入在科研中,废寝忘食。

  亚吉与中国保持着密切的学术往来。早年他在哈佛大学做博士后研究期间,就第一次来到中国,在南京大学做短暂交流。“他曾向我展示过当时的照片,我到复旦工作后,他也经常来中国,是我们系的名誉教授。”李巧伟说,复旦大学赵东元院士和亚吉还牵头搭建了一个名为“超越材料”的学术论坛,彼此之间有着非常良好的互动。

  “我来上科大,就是亚吉推荐的。”章跃标回忆,当时上科大刚成立没多久,亚吉认为这是一个很好的机会,“他甚至让我提前半年结束合同,加入上科大。”

  亚吉非常热爱园艺,他曾经在接受媒体采访时说,如果不做化学家,将成为一名园艺师。每天下午3点,他喜欢在健身房骑车一小时,一边骑车还一边看书。

  “北川进的视野非常宽广,他很关注科学的未来发展方向。”李巧伟告诉记者。北川进与亚吉的研究团队经常进行交流,2015年北川进来过复旦大学参加国际会议并做报告,李巧伟因此曾近距离接触过北川进。“他非常享受科研乐趣,同时也很乐意替太太分担家务,有一次我送他去机场,他告诉我每周至少有一天在家擦地板。”

  “目前,国内在金属有机框架材料方面的学术研究和产业化十分生机勃勃。”章跃标告诉记者。国家自然科学基金委也非常支持相关研究,还专门组织了相关战略研讨会。“未来,这个领域很可能会像锂电池一样,其产业化和应用市场很有可能率先在中国实现。”

  在中国,这一科研领域的应用距离产业化还有多远?章跃标认为,中国有很完整的供应链、有很多工程师,材料的量产将不再是个问题。目前需要市场驱动,让这个产业链完全循环起来,从而形成闭环的商业运行模式。

  展望未来,到2030年中国要实现碳达峰目标,金属有机框架材料可能应用于水泥厂、钢铁厂、发电厂捕获二氧化碳,这可以实现资源的清洁化利用。到2060年中国要实现碳中和,金属有机框架材料有望应用于能源的存储转化。

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