2025年诺贝尔化学奖

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诺贝尔化学奖

2025年关于 MOFs

2025年诺贝尔化学奖得主↓

北京时间10月8日下午5时45分许，2025年诺贝尔化学奖揭晓。日本科学家Susumu Kitagawa、澳大利亚科学家Richard Robson和美国科学家Omar M. Yaghi获奖，以表彰他们开发了“金属有机框架 ”。

【壹】

关于伟大科学家的基本介绍

北川进（Susumu Kitagawa），1951年出生于日本京都，日本无机化学家。1979年从日本京都大学获得博士学位。目前为日本京都大学教授。他是多孔配位聚合物领域的开创者和先驱，在PCP的物理化学性质研究方面取得了突出成就，为解决环境与能源问题提供了新的思路和方案。

理查德·罗布森（Richard Robson），1937年出生于英国格拉斯本。1962年从英国牛津大学获得博士学位。目前为澳大利亚墨尔本大学化学学院荣誉教授。他的研究方向主要集中在金属有机框架（MOFs）和配位聚合物的晶体工程，致力于通过合理设计合成具有特定结构和功能的材料，如多孔材料、磁性材料和光学材料等，并探索其在气体存储与分离、催化、药物传递等领域的应用。

奥马尔·M·亚吉（Omar M. Yaghi），1965年出生于约旦安曼。1990年从美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校获得博士学位。目前为美国加州大学伯克利分校教授。他主要从事无机、有机化合物的合成、结构表征及新型晶态材料的设计构建研究，被誉为网格化学之父，在金属有机骨架化合物开发领域做出了贡献。

那么今年诺贝尔奖的研究内容是什么呢？

【贰】

诺贝尔奖的主要研究内容

2025年诺贝尔化学奖得主创造了具有大空间的分子结构即MOFs，气体和其他化学物质可以在其中流动。这些结构（金属有机框架）可用于从沙漠空气中收集水，捕获二氧化碳与工业尾气净化，储存有毒气体，储存氢能和天然气，催化化学反应，还可用于芯片制造和生物制药等不同领域。

故事起源于罗布森，在20世纪80年代他最先推断出有可能制备出这些框架。受到钻石的启发，他构建了一种类似的结构，这种结构基于带正电的铜离子。这些铜离子与一种有机连接体结合，这些连接体带有四个末端为腈基的基团，能够吸引铜离子。他发现它们自发排列成一个巨大的分子构造，就像钻石中的碳原子一样。然而，与钻石不同的是，这一结构中含有许多大的空腔。

1989年，他在_Journal of the American Chemical Society_ 上发表了自己的研究，提出这可能为构建材料提供一种新方法，并继续展示了几种新的带有空腔的分子构造，其中一些可用于离子交换。但是其中的许多构造不稳定很容易发生容易坍塌。

*如图，每个相邻的晶胞之间都存在着很大的空腔，也就方便了储存气体等其他的物质

在20世纪90年代初，北川进也进行了分子构建实验，1997年，他取得了突破性进展——使用钴、镍或锌离子和一种名为4,4'-联吡啶的分子，他的研究小组创建了由开放通道贯穿的三维MOFs。当这种结构被排空水分时，它能够保持完整甚至可以以可逆的方式吸附气体如甲烷、氮气和氧气，且吸收完气体之后不会改变形状。

1998年，他在《日本化学会公报》上阐述了他对MOFs的愿景，强调了其巨大潜力，并推理出在改变条件的情况下，这些结构也可以形成柔软的，灵活的可以改变形状的材料

这些材料可以在不改变其结构的情况下将气体释放出去。

1995年，Yaghi在美国发表了两种不同二维网状结构的材料，它们由铜或钴连接而成。其中，钴结构能容纳客体分子，且其稳定性极高即使被加热至350°C其结构也不会坍塌。正是在这个时候，他在《自然》杂志上发表了这项研究，并首次提出了金属有机框架（MOF）这一术语。

1999年，他在MOFs发展史上又树立了一个里程碑，推出了MOF-5。这种分子结构极其宽敞和稳定，即使在空载状态下也能耐受300°C的高温。其内部空间极大，仅几克的材料，其表面积就相当于一个足球场。