瑞典皇家科学院10月8日在宣布2025年诺贝尔化学奖得主时，用一句富有诗意的话总结了获奖者的贡献：“他们为化学创造了新空间。”
这一荣誉属于日本京都大学的北川进、澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森和美国加利福尼亚大学伯克利分校的奥马尔·M·亚吉。三位科学家因开发出金属有机框架而获奖。这项成果不仅拓展了化学研究的边界，也为能源、环境和材料科学带来深远影响。
金属有机框架是什么
金属有机框架是一种精巧的“分子建筑”。它由金属离子充当“角点”，通过长链有机碳基分子作为“梁柱”相互连接，构成规则整齐的三维晶体结构。框架内部布满宽敞的空腔，气体或液体分子可以在其中自由进出。这种结构可用于从沙漠空气中提取水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应等。
有的金属有机框架材料具备极强的吸附与储存能力，可容纳大量气体分子，如氢气、甲烷或二氧化碳，因此在清洁能源储运和碳捕获等领域表现突出。此外，这类材料在吸附或释放气体时会发生可逆形变，表现出柔性特征，能伸缩而不破坏既有框架。
这种由金属离子与有机分子相互连接形成的结构，既有稳固框架，又具备设计灵活性。科学家可以选择不同的金属离子和有机分子，像建筑师那样“定制”材料的性质，搭建出具有不同性能的金属有机框架。
金属有机框架的出现改变了传统化学的研究思路。它不仅意味着一类新材料的诞生，更代表了一种方法论的突破——化学家可以在分子层面主动“规划空间”，用理性设计取代以往依赖偶然发现的实验探索。
“分子宫殿”终成现实
20世纪80年代，罗布森尝试以一种新方式来利用原子的固有属性。他将带正电的铜离子与一个具有四条“臂”的有机分子结合，每个“臂”的末端都带有能吸引铜离子的化学基团。两者结合后就形成一个有序且内部空旷的晶体，宛如一座“分子宫殿”。罗布森立即意识到了这一分子结构的潜力。但早期材料结构脆弱，容易坍塌。
1989年，罗布森在《美国化学学会杂志》上发表了这项成果并提出，这种设计思路可能为构建具有全新特性的材料提供路径。然而，当时多数化学家认为他的构想缺乏实用价值。
为罗布森的愿景奠定坚实基础的是北川进和奥马尔·M·亚吉。1992年至2003年间，他们分别取得了一系列突破性成果。北川进证明气体可以自由进出金属有机框架而不破坏结构，揭示了其柔性特征；奥马尔·M·亚吉则创造出高度稳定的金属有机框架，并证明可以通过理性设计对其进行调控，使其具备新的理想性能。1999年，奥马尔·M·亚吉合成出经典的MOF-5材料，其内部空间巨大且能在300摄氏度下保持稳定。
在此基础上，化学家们已构建出数以万计不同的金属有机框架材料，其中许多材料有望帮助人类应对重大挑战。
让分子为人类服务
诺贝尔化学委员会评委、斯德哥尔摩大学结构化学系教授邹晓冬接受新华社记者采访时表示，这项成果是化学领域的重要发现，获奖者首次实现了金属离子与有机分子的有序结合，成功设计出具有较大孔洞的晶体结构，为合成具有可控空间的化合物提供了新方法。今天的研究者正利用这一技术，为人类面临的资源、能源与环境挑战寻找解决方案。
在环境领域，金属有机框架材料能吸附二氧化碳，减少温室气体排放；能从水中分离出全氟和多氟烷基物质（PFAS）等“永久污染物”；还能分解抗生素残留及有害气体。在能源领域，它们可用于储存氢气和甲烷，为新能源交通提供更安全高效的储气方式；还可用于催化反应和电化学能量转化。
“目前该领域研究正快速发展，全球已有大量科研团队投入其中。据我了解，仅中国就有超过100个实验室在开展相关研究。”邹晓冬说。
金属有机框架展现了化学的创造力与社会价值。三位获奖者用他们的发现，为化学打开了一扇通向未来的“新大门”，让分子的世界更宽广，也让人类在科学的空间中拥有了更多可能。
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
