三位科学家摘2025年诺贝尔化学奖

图片来自诺贝尔奖官网

三位获奖者提供了全新的工具，在未来可帮助人类应对能源、环境与可持续发展的挑战

文｜王小

10月8日，瑞典皇家科学院决定将2025年诺贝尔化学奖授予北川进（Susumu Kitagawa）、理查德·罗布森（Richard Robson）以及奥马尔·M·亚吉（Omar M. Yaghi），以表彰他们在金属有机架（MOF）领域的贡献。

这三位科学家致力于构建分子间具有较大空间的结构，这种结构被称为金属有机骨架，气体和其他化学物质可以通过该结构流动、循环。研究人员已将这一结构用于在沙漠空气中收集水分、污水去污、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应等方面。

“金属有机框架具有巨大的潜力，为具有新功能的定制材料带来了以前无法预见的机会。”诺贝尔化学委员会主席海纳·林克（Heiner Linke）如此评价他们的研究成果。

跳出框架的思考

三位获奖者，来自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，加州大学伯克利分校教授奥马尔·M·雅吉现，在1989年至2003年期间分别做出了一系列革命性的发现。

1989年，澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森受到相互连接的碳原子的钻石结构的启发，开启了一个新的测试。

在10多年前，理查德·罗布森曾受命为墨尔本大学大一新生化学讲座制作一个大型晶体结构木制模型，当他把木球当作原子、木棍当作化学键时，产生了一个奇异的想法：“如果我利用原子本身的配位特性，不是让它们单独成键，而是让它们带动整个分子去连接，会不会产生全新的分子结构？”

萦挂于心，才有了多年后罗布森启动的这个新测试。在钻石中，每个碳原子与四个其他碳原子键合，形成金字塔状结构，罗布森选择用带正电的铜离子取代碳原子，再配上一个“四臂”的有机分子。他观察到每个分子的四臂的末端被铜离子吸引，当它们结合在一起时，形成一个井井有序、宽敞的晶体结构。它就像一颗充满无数空洞的钻石。

理查德·罗布森立即认识到这一分子结构的巨大潜力，可有个问题难以突破，就是这个结构不稳定，很容易崩溃。

此时，北川进和奥马尔·亚吉及时接棒了。

1992年，北川进构建出第一个二维多孔分子材料，内部空隙可容纳丙酮分子，这是首次在分子层面实现有序多孔结构。不过，机构还是不稳定。五年后，他的团队又成功合成出三维金属有机框架，并证明了这类材料具有气体吸附性能，可吸附并释放甲烷、氮气或氧气，而结构不变。

北川进提出了“多孔配位聚合物”概念，他的研究表明，气体可以进出结构，并预测MOF可以变得灵活。他创造的这个非常稳定的MOF，表明它可以使用合理的设计进行修改，赋予它新的和理想的属性。

远在澳大利亚的多孔材料权威研究者奥马尔·亚基，在1995年，合成出由铜或钴连接的二维网络晶体，成果发表在著名学术期刊《自然》（Nature）上，在该论文中首次提出“金属有机框架（Metal–Organic Framework）”这一术语。

1999年，亚基再次发力，推出材料结构稳定、空间巨大，即使加热到300°C也不坍塌的MOF-5。仅几克样品，其内部表面积可达一个足球场之大。这意味着，它能吸附的气体量远超传统的沸石。

亚基还是开创了化学分子编织技术的先驱，他合成了世界上第一种在原子和分子水平上编织的材料。2018年亚基获化学殿堂的至高荣誉。

今天，MOF技术已席卷全球，化学家们建造了数以万计的不同MOF，其中一些可能有助于解決人类面临的一些最大挑战。例如，2023年亚基的研究团队在公开发表的论文中，展示出可系统调控MOF孔径与功能的方法，开发出16种MOF-5衍生物，其中部分能高密度储存甲烷，用于清洁能源汽车。

一些科学家认为，MOF将成为21世纪的代表性材料。三位获奖者为化学家提供了全新的工具，在未来可帮助人类应对能源、环境与可持续发展的挑战。

奖金何来

这三位来自美日澳的化学奖获得者，将平分1100万瑞典克朗（约合836万元人民币）奖金。比起2022年，多出了100万瑞典克朗。

奖金的增加，表明诺贝尔奖不仅是全球公认的荣誉象征，还证明了自己在经济上的可持续。

在去世的前一年，1895年11月27日，阿尔弗雷德·诺贝尔签署了一份著名的遗嘱，按此遗嘱，他的大部分遗产——超过3100万瑞典克朗（今天约22亿瑞典克朗）转换为基金，设立了诺贝尔奖。这些资产占诺贝尔总资产的94%。

履行这份遗嘱的是诺贝尔基金会，这是一个成立于1900年的私人机构。阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱说，他的财富应转化为“安全证券”，投资的利息应作为奖金发放。这意味着诺贝尔基金会要确保投资产生足够的收入。

首次诺贝尔奖在1901年颁发，每项奖金额度为15万瑞典克朗，在当时这个金额相当可观。此后除在两次世界大战时有过中断，每年都在斯德哥尔摩和奥斯陆两地举行隆重的颁奖仪式。

数年来，奖金额度起伏颇大。诺贝尔基金曾经历了很长一段时间的财富缩水，尤其是2000年互联网泡沫、2008年全球金融危机，财富缩水近三分之一。之后，才通过各种策略陆续收回。

总体看，诺贝尔基金通过在1946年、1953年争取到瑞典、美国的免税优待，以及成立投资为会员、平衡不同的资产投入——股票约占40%，债券占20%，40%用于其他投资，这些改变，使它的财务稳定性有很大提升。

根据公告，2020年，得益于整体市场表现良好以及有效的资产管理，诺贝尔基金会年投资回报率接近9%。这一年，单项诺贝尔奖的奖金也增加至1000万瑞典克朗。

迄今，诺贝尔奖已经颁发了124年，基金非但没有枯竭，还有望继续增值。

责编 | 张雨菲