获奖成果与核心意义 - 2025年诺贝尔化学奖授予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，以表彰他们开发出金属有机框架的贡献 [1] - 获奖成果被评价为“为化学创造了新空间”，不仅拓展了化学研究边界，也为能源、环境和材料科学带来深远影响 [1] - 该成果代表方法论的突破，化学家可在分子层面主动规划空间，用理性设计取代依赖偶然发现的实验探索 [2] 金属有机框架技术特性 - 金属有机框架是由金属离子充当角点，通过长链有机碳基分子作为梁柱连接构成的三维晶体结构，内部布满宽敞空腔 [2] - 该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，并在吸附或释放气体时发生可逆形变，表现出柔性特征 [2] - 科学家可通过选择不同金属离子和有机分子，像建筑师一样定制材料性质，搭建出具有不同性能的金属有机框架 [2] 关键技术发展历程 - 20世纪80年代，罗布森通过将带正电的铜离子与一个具有四条臂的有机分子结合，首次形成一个有序且内部空旷的晶体 [2] - 1992年至2003年间，北川进证明气体可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，并通过理性设计对其进行调控 [3] - 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 [3] 行业应用前景 - 在环境领域，金属有机框架材料能吸附二氧化碳，从水中分离出全氟和多氟烷基物质等永久污染物，并能分解抗生素残留及有害气体 [4] - 在能源领域，该材料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 [4] - 全球已有大量科研团队投入该领域研究，仅中国就有超过100个实验室在开展相关研究 [4]