北京时间 2025 年 10 月 8 日，2025 年诺贝尔化学奖正式揭晓，日本京都大学教授北川进、澳大利亚墨尔本大学教授理查德・罗布森、美国加州大学伯克利分校教授奥马尔・M・亚吉共同摘得桂冠，表彰他们在金属有机框架（MOF）开发领域的开创性贡献 —— 这种具有巨大空腔的分子结构，正为解决全球环境与能源难题提供新路径。

MOF 的研发故事始于 1989 年。当时，罗布森突破传统思路，利用原子固有特性，将带正电的铜离子与末端含氰基的四臂有机分子结合，构建出类似钻石结构的有序多孔晶体。这些晶体内部布满空腔，却因稳定性不足易坍塌，未能实现实用价值。

真正让 MOF 走向成熟的，是北川进与亚吉的后续突破。1992 至 2003 年间，北川进通过气体吸附实验证实，气体可在 MOF 空腔中自由进出，并首次预言 MOF 能具备 “柔性”—— 就像 “分子肺”，填充或释放气体时可改变形态且结构不损坏。亚吉则更进一步，不仅开发出高度稳定的 MOF（如经典的 MOF-5，加热至 300℃仍不坍塌），还证明通过理性设计可调整其构筑单元，定制孔径大小与化学特性，赋予 MOF 捕获特定物质、催化反应等新功能。

这种材料的核心优势在于“可编程性”：以金属离子为 “基石”，有机分子为 “连接桥”，自组装形成的晶体空腔占比最高可达 90%，1 克 MOF 的展开表面积堪比 60 个网球场。这让它成为 “多功能分子海绵”—— 从沙漠空气中提取饮用水、捕获工业排放的二氧化碳，到分离水中的 PFAS 污染物、降解环境中的药物残留，甚至储存氢气供清洁能源使用，应用场景覆盖多个关键领域。

“金属有机框架为定制新功能材料带来了前所未有的机会。” 诺贝尔化学委员会主席海纳・林克的评价，点出了 MOF 的科学价值。如今，基于三位学者的成果，全球化学家已开发出数万种 MOF。从实验室到产业界，这种 “人造分子海绵” 正从基础科学走向现实应用，书写材料科学的新一页。

本文转载药时空