来源:乐鱼体育是正规平台吗 发布时间:2025-11-02 20:45:18
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瑞典皇家科学院宣布,将2025年诺贝尔化学奖授予北川进、理查德·罗布森和奥马尔·M·亚吉三位科学家,以表彰他们在金属有机框架材料研发领域作出的开创性贡献。这项曾被视为“冷门”的研究,经过三十余年发展,最终登上科学界最高荣誉殿堂,三位获奖者将共同分享1100万瑞典克朗奖金。
金属有机框架(MOF)的诞生源于一系列突破性实验。1989年,理查德·罗布森首次通过铜离子与四臂有机分子结合,构建出具有空腔结构的晶体材料。尽管这一发现当时未引起广泛关注,但为后续研究奠定了基础。1990年代,北川进在二维材料研究中观察到内部空腔结构,并发现其气体吸附特性。直到1998年,他通过实验证实MOF材料可由多种分子构建,具有功能整合潜力,且柔性分子构件能形成可弯曲结构,这一发现重新点燃了科学界对MOF的兴趣。
来自约旦的化学家奥马尔·M·亚吉则将研究推向实用化。15岁赴美求学的他,始终关注家乡缺水问题,试图通过化学手段解决水资源分配不均的难题。1999年,他成功合成MOF-5材料,这种具有超大孔隙率和高热稳定性的结构,即使在300°C高温下仍能保持完整。这一突破使科学界首次认识到MOF的工业应用价值。
亚吉团队后续开发的水收集装置,将MOF材料从实验室推向实际应用。该装置利用MOF对水蒸气的选择性吸附特性,在沙漠环境中实现空气取水。实验多个方面数据显示,每公斤MOF材料每日可从低湿度空气中提取1.3升水,远超人体生存需求;即使在7%相对湿度和27°C的极端条件下,仍能保持每日0.2升的产水量。这项技术为干旱地区水资源获取提供了全新解决方案。
南京大学化学化工学院袁帅教授解释,MOF材料由金属离子与有机配体通过配位键形成三维多孔结构,其工作原理类似于“分子海绵”。这种结构特性使其在气体存储与分离领域表现突出。传统能源气体存储依赖高压钢瓶,而填充MOF材料后,相同条件下气体存储量可明显提升。在气体分离方面,MOF的多孔结构能选择性吸附特定气体分子,相比传统蒸馏工艺能耗降低60%以上。
随着研究深入,MOF材料的应用边界继续扩展。在催化领域,其孔道结构可作为“微型反应室”,为化学反应提供精确控制的环境。目前,科学家正探索将MOF材料用于工业废弃净化处理,通过吸附-脱附循环捕捉二氧化碳,为减缓气候平均状态随时间的变化提供技术支撑。尽管大规模商业化应用仍在推进中,但MOF材料已展现出改变能源、环保、医疗等多个领域的潜力。
从实验室“边角料”到诺奖级发现,MOF材料的三十年发展历史印证了基础研究的重要性。三位科学家的持续探索,不仅推动了材料科学的进步,更为解决全球性挑战提供了创新思路。随技术不断成熟,这种“分子积木”有望在更多领域创造惊喜。
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