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诺贝尔化学奖:MOF掀能源材料应用革命摘桂冠

京港台:2025-10-9 00:23| 来源:中时新闻网 | 评论( 1 )  | 我来说几句


诺贝尔化学奖:MOF掀能源材料应用革命摘桂冠

来源:倍可亲(backchina.com)

  

  2025年诺贝尔化学奖8日揭晓,由北川进(左起)、罗伯森、亚吉3人共享殊荣。(美联社)

  

  2025年诺贝尔化学奖得主8日公布。

  2025诺贝尔化学奖于中欧时间8日上午11时45分(台湾时间下午5时45分)揭晓,由日本学者北川进、英国裔澳洲学者罗伯森(Richard Robson)、约旦裔美国学者亚基(Omar M. Yaghi)共享殊荣。诺贝尔奖委员会指出,三人在金属有机骨架研究成果应获表彰,他们创造了大量微小空间分子结构,并发现气体和其他化学物质可在其中流动,为能源、环境与材料科学带来全新应用前景。奖金瑞典克朗1100万元由3人均分。

  「妙丽的手提包」

  诺贝尔化学奖委员会成员朗斯特隆(Olof Ramstrom)提及MOF这种材料时给了通俗比喻:「这种材料只要一点点,几乎就像《哈利波特》妙丽的手提包一样,小小体积能储存大量气体。」得主公布后,北川进电话连线受访时对于获奖深感荣幸,「我的梦想是捕捉空气,分离成二氧化碳、氧气、水等物质,运用再生能源技术转化为有用的材料」。他说,「我总是告诉学生,在化学和科学领域,『挑战』非常重要」,以此鼓舞年轻后进。

  诺奖委员会说明,今年三位化学奖得主成功製造出能够自由分离与储存二氧化碳(CO₂)等气体的多孔配位聚合物(PCP),PCP也称为金属有机骨架(Metal Organic Framework,MOF)。MOF特殊之处在于内部拥有大量微小空间,让气体与其他化学物质能在其中流动。

  MOF大量细小孔洞如海绵

  这项技术为化学应用开启全新可能,MOF可用于从沙漠空气中萃取水分、捕捉二氧化碳、储存有毒气体,或加速化学反应。MOF分子结构像是「有房间的建筑物」,俗称「金属架构奈米海绵」,有大量细小孔洞,为未来能源与环境科技带来革命性潜力。MOF做出的金属泡棉可以吸附大量的高活性气体,比如氢气;捕捉二氧化碳的应用有利于解决气候变迁难题。

  1989年罗伯森首次以全新方式运用原子的特性,将带正电的铜离子与一种四臂分子(four-arm molecular)结合。该分子每个末端都含有能与铜离子相吸的化学基团,两者结合后形成一种结构严整、内部空间广阔的晶体,宛如鑽石分子建筑,内部充满无数微小空洞。罗伯森当时意识到这项结构的潜力,但结构不稳定容易崩塌。之后,北川与亚基在1992年至2003年分别提出关键改进,使建构方式稳定发展。

  多重领域应用革命

  北川证实,气体能自由进出这种结构,并预测MOF具备弹性可变形。亚基成功製造出极为稳定的MOF,透过「理性设计」(rational design)调整结构,赋予其多种可控的新功能。他们的研究不仅改变了化学结构设计的方式,也为能源、环境与材料科学带来了全新的应用前景,例如储能、绿能领域必不能少的电池等设备。

  北川进1951年生于日本京都,现任京都大学副校长兼特聘教授。罗伯森1937年生于英国北约克郡的小村庄格卢斯本(Glusburn),现任澳洲墨尔本大学教授。亚吉1965年生于约旦首都安曼,现任美国加州大学柏克莱分校教授。

  今年诺贝尔六大奖项已揭晓生医、物理、化学三座奖,明后天(9日、10日)依序揭晓文学奖、和平奖得主,下周一(13日)发表经济奖得主。从1901年至2025年,化学奖共颁发117次,得主200人次,其中8人为女性。英国生物化学家桑格(Frederick Sanger)与美国学者夏普里斯(K. Barry Sharpless)各获奖2次。历来最年轻得主为周利欧(Frédéric Joliot),1935年得奖时35岁,与居礼夫人的长女伊莲周利欧居礼(Irène Joliot-Curie)共享殊荣;最年长是2019年得主美国学者古德诺(John B. Goodenough),时年97岁。

  去年化学奖得主为美国华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所所长贝克(David Baker)、Google旗下DeepMind人工智慧AlphaFold蛋白质结构资料库开发人员哈萨比斯(Demis Hassabis)与强普(John Jumper)。哈萨比斯、强普利用AI精准预测蛋白质3D结构,困扰科学家逾50年的难题获得解决。贝克开发了电脑化方法,能创造全新且功能独特的蛋白质,识别新的药物标靶。

 

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