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诺贝尔化学奖揭晓:日本、澳大利亚、美国三位科学家共享殊荣 The Nobel Prize in Chemistry2025:Scientists from Japan,Australia,and the United States Share the Honor
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《北欧时报》斯德哥尔摩10月8日电——2025年诺贝尔化学奖今日在瑞典皇家科学院正式公布。日本京都大学的北川进(Susumu Kitagawa)、澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森(Richard Robson)以及美国加州大学伯克利分校的奥马尔·亚基(Omar M.Yaghi)三位科学家因“在金属有机框架(Metal–Organic Frameworks,MOFs)发展方面的开创性贡献”而共同获得殊荣。

瑞典皇家科学院常委秘书宣布

主席台现场

Stockholm,October8(Nordic Chinese Times)—The2025Nobel Prize in Chemistrywas announced today by theRoyal Swedish Academy of Sciences.The laureates—Susumu Kitagawa(Kyoto University,Japan),Richard Robson(University of Melbourne,Australia),andOmar M.Yaghi(University of California,Berkeley,USA)—were honored“for the development of metal–organic frameworks(MOFs).”

官方文本

(2025年诺贝尔化学奖

他们的“分子建筑”为化学创造了新的空间

2025年诺贝尔化学奖得主创造了具有巨大内部空腔的分子结构,使气体和其他化学物质能够在其中流动。这些结构被称为金属有机框架(Metal–Organic Frameworks,MOFs),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。

通过发展金属有机框架,三位获奖者为化学家提供了新的可能性,以应对人类所面临的一系列重大挑战。Nobel Prize in Chemistry2025

Their molecular architecture contains rooms for chemistry

The Nobel Prize laureates in chemistry2025have created molecular constructions with large spaces through which gases and other chemicals can flow.These constructions,metal-organic frameworks,can be used to harvest water from desert air,capture carbon dioxide,store toxic gases or catalyse chemical reactions.

Through the development of metal-organic frameworks,the laureates have provided chemists with new opportunities for solving some of the challenges we face.)

一、分子建筑学的革命

1.A Revolution in Molecular Architecture

瑞典皇家科学院在颁奖公告中指出,这三位科学家“为分子建筑学开辟了新纪元”。他们创造的MOF是一类由金属离子节点与有机配体组成的晶体材料,具有超高比表面积与可调控孔径结构,能像“分子海绵”一样吸附、储存、筛选特定气体或分子。

The Royal Swedish Academy of Sciences described the discovery as“the dawn of molecular architecture.”MOFsare crystalline materials composed of metal ions linked by organic molecules,forming networks withimmense surface areaandtunable pores—acting like“molecular sponges”that can store,separate,or capture specific gases or compounds.

二、三位科学家的独特贡献

2.The Laureates’Distinct Contributions

北川进教授(日本)在1990年代率先提出“柔性金属有机框架”的概念,使材料能像呼吸一样对外界刺激产生结构变化,被誉为“MOF之父之一”。Prof.Susumu Kitagawa(Japan)pioneered the idea offlexible MOFsin the1990s,creating materials that“breathe”by expanding or contracting in response to stimuli.

理查德·罗布森教授(澳大利亚)他奠定了“配位聚合物化学”的基础,最早系统阐述金属离子与有机配体如何自组装成三维网络,为后来的MOF理论提供了根基。Prof.Richard Robson(Australia)laid the foundation forcoordination polymer chemistry,systematically explaining how metal ions and organic linkers assemble into3D networks.

奥马尔·亚基教授(美国)他推广MOF的实际应用,开发出上千种结构,并在氢气储存、二氧化碳捕获及药物递送等领域取得突破。他还提出了“共价有机框架(COFs)”的新概念。Prof.Omar M.Yaghi(USA)expanded MOFs into practical applications—hydrogen storage,carbon capture,and drug delivery—and introducedcovalent organic frameworks(COFs).

三、跨越三大洲的科学合作

3.Global Collaboration Across Three Continents

这一成就横跨亚洲、大洋洲与美洲,象征着化学研究的全球化与合作精神。皇家科学院常任秘书**汉斯·埃勒格伦(Hans Ellegren)**在发布会上表示:

“这项研究展示了化学如何以优雅的方式,从微观结构构建宏观功能,为能源与环境挑战提供新方案。”

This achievement spansthree continents,embodying the spirit ofglobal scientific collaboration.AsHans Ellegren,Secretary General of the Royal Swedish Academy of Sciences,noted:

“This research elegantly demonstrates how chemistry can translate microscopic design into macroscopic function—offering new tools to tackle energy and environmental challenges.”

四、科学之美与未来之光

4.The Beauty of Chemistry and the Light of the Future

MOF的出现,让人类首次能在原子层面“建造建筑”,把化学从“分子合成”提升到“分子建筑”的境界。它为绿色能源、催化与环境净化带来了无限潜力。The rise of MOFs marks humanity’s first step towardatomic-scale construction,elevating chemistry fromsynthesistoarchitecture.This opens vast potential for clean energy,catalysis,and environmental purification.

皇家科学院这样总结:

“他们为分子搭建了家园,也为人类构筑了未来。”As the Academy concluded:“They built homes for molecules—and foundations for humanity’s future.”


📍来源:The Royal Swedish Academy of Sciences

📍撰稿/编译:《北欧时报》记者部Nordic Chinese Times 

实际应用参考

2025年诺贝尔化学奖授予的研究领域——金属有机框架(Metal–Organic Frameworks,简称MOFs)——其实已经从基础科学走向了现实世界的多种应用领域,尤其是在能源、环境、医药与新材料等方向上发挥了巨大潜力。下面我为您系统梳理目前全球最主要的“MOF实际应用领域”与进展案例👇


🧱一、什么是金属有机框架(MOF)?

MOF是一种由金属离子节点(如Zn、Cu、Fe、Zr等)与有机配体(如羧酸、咪唑等)通过配位键连接形成的晶体多孔材料。它的特点是:

  • 比表面积极高(最高可达每克上万平方米);
  • 孔径结构可控(可针对不同分子设计“筛子”);
  • 化学功能可调(通过改变有机配体或金属中心定制化学活性)。
  • 可以简单理解为:MOF是一种“分子级积木”,科学家能像搭乐高一样,在原子层面设计其结构与功能。


    ⚙️二、目前的实际应用领域

    1️⃣碳捕获与气体储存

    🌿这是MOF最早也是最成熟的应用方向。

  • 碳捕获(CO₂Capture):MOF能选择性吸附二氧化碳而不吸附氮气或甲烷,因此被用于燃煤电厂和工业废气的碳捕获系统。🔹代表成果:美国能源部(DOE)已投资多家使用MOF材料的碳捕获项目,如CALF-20与UTSA-16系列MOF。🔹意义:成本低于传统胺液吸附法,能减少CO₂排放30%以上。

  • 氢气与甲烷储存(H₂/CH₄Storage):MOF的多孔结构能以高密度储存气体,是氢燃料汽车和天然气储罐未来的重要储能材料。🔹代表:亚基(Yaghi)团队的MOF-177、HKUST-1体系在低压下即可实现高密度储氢。


  • 2️⃣空气净化与防护材料

    😷从太空舱到防毒面具,MOF的过滤性能越来越受重视。

  • 有毒气体吸附(如NH₃、SO₂):MOF可作为“化学吸附剂”,比活性炭更高效。
  • 防护服与面罩:美国国防高级研究计划局(DARPA)与加州伯克利团队合作开发MOF纤维织物,可主动捕捉毒气与化学战剂。
  • 空气除湿与制水:一些MOF(如MOF-303)能在极低湿度下从空气中吸收水分,并在阳光加热下释放饮用水,已在沙漠地区试点。

  • 3️⃣医药与生物应用

    🧬MOF正从实验室走进医院。

  • 药物递送(Drug Delivery):MOF能封装药物分子,并在酸性或特定酶环境中释放,类似“智能胶囊”。🔹案例:香港城市大学与中科院团队开发的ZIF-8纳米MOF,可精准释放抗癌药物阿霉素(DOX)。
  • 影像与诊断(Bioimaging):掺杂金属离子(如Gd³⁺、Fe³⁺)的MOF材料被用作磁共振成像(MRI)对比剂。
  • 抗菌与伤口修复材料:含银或铜的MOF具有抑菌效果,可用于医用敷料和植入材料。

  • 4️⃣催化与绿色化工

    ⚗️MOF是“可设计的催化工厂”。

  • 光催化制氢(Photocatalysis):MOF中有机配体可吸光,金属中心可参与电子转移,用于分解水制氢或还原CO₂生成甲醇。
  • 电催化与燃料电池:掺入镍、钴等金属的MOF在电化学氧化还原反应中效率极高。
  • 绿色合成反应:其可控孔道使反应更选择性、更节能,被广泛研究用于医药中间体合成。

  • 5️⃣智能材料与传感技术

    💡MOF是下一代“智能感知材料”。

  • 气体传感器:能检测ppm级浓度的气体,响应快、灵敏度高。
  • 可调电子器件:MOF被用于柔性电子与储能器件,如超级电容器、电池隔膜。
  • 光电转换材料:部分MOF具有半导体特性,可用于光伏与光探测。

  • 🌏三、产业化进展

    目前,MOF已不再是“实验室材料”,而是进入早期产业化阶段:

  • 🇺🇸NuMat Technologies(美国):商业化生产MOF吸附剂,用于芯片制造与气体分离。
  • 🇯🇵京都大学&松下:合作开发MOF制氢系统与空气制水设备。
  • 🇨🇳中科院&清华大学团队:建设MOF数据库与应用工厂,目标是规模化用于二氧化碳捕集与工业脱硫。
  • 🇪🇺欧盟Horizon Europe计划:设有专门的“MOF能源储存与催化”项目,促进可再生能源技术落地。

  • 🧭四、未来前景:AI+MOF+可持续地球

    随着人工智能材料设计、自动化合成和高通量筛选技术的发展,未来MOF的设计与应用将进入“数据驱动时代”。研究者可通过AI预测新结构,并在自动化实验室中快速验证,从而在几天内合成出过去需要数年的新型材料。

    这意味着,MOF将不仅仅是“化学家的艺术品”,而将成为能源革命、环境保护与医学创新的核心引擎。

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