2025年诺贝尔化学奖授予理查德·罗伯森（Richard Robson）、北川进（Susumu Kitagawa）和奥马尔·M·亚吉（Omar M. Yaghi），以表彰他们在金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）领域的开创性贡献。他们的研究不仅重塑了我们对多孔材料的理解，更开创了“分子建筑”这一全新范式，为能源、环境与可持续发展带来深远影响。

灵感之源：从木质模型到分子蓝图

MOF的故事始于一个看似平凡的教学工具。1974年，澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗伯森为帮助学生理解晶体结构，亲手制作了木质原子模型——用带孔的木球代表原子，木棒象征化学键。他意外发现：当孔位精确对齐时，结构自然形成稳定网络。这一现象启发了他提出一个革命性设想：能否利用原子自身的化学特性，引导分子自发组装成高度有序的晶体结构？

1989年，罗伯森将这一构想付诸实践。他选用铜离子（Cu⁺）与四臂氰基有机分子进行自组装反应，结果令人震惊：分子不仅形成了规则晶体，内部竟存在大量纳米级空洞，结构宛如“空心钻石”。尽管初期材料稳定性有限，但这是人类首次通过分子设计构建出具有永久孔隙的晶体框架。更关键的是，该材料展现出离子交换能力，证明其内部空间可用于物质传输与化学反应——这正是MOF概念的雏形。

罗伯森的工作虽未立即引发广泛关注，却如一颗种子，孕育了未来材料化学的参天大树。

北川进：赋予MOF“呼吸”的生命

日本科学家北川进在1992年加入这场探索。起初，他研究的是二维多孔材料，功能仅限于静态吸附。然而，他并未止步于此。1997年，他成功构建出由钴、镍或锌离子与4,4′-联吡啶配体形成的三维MOF，材料具备出色的热稳定性和可逆气体吸附能力。

真正突破发生在1998年。北川进首次提出MOF的两大核心特性：

1，功能可编程性：通过更换金属节点或有机连接体，可精准调控材料性能；

2，结构柔性：某些MOF能像“分子肺”一样，在气体吸附时膨胀，释放时收缩，实现动态响应。

这一发现奠定了“柔性MOF”（Flexible MOFs 或 “Soft Porous Crystals”）的概念，使材料从“被动容器”进化为“智能响应系统”，为后续智能传感、可控释放等应用铺平道路。

奥马尔·M·亚吉：理性设计与MOF-5的诞生

与此同时，美籍化学家奥马尔·M·亚吉正推动MOF走向工程化与实用化。自1992年起，他倡导“理性设计”（Reticular Chemistry）理念——如同建筑师绘制蓝图，预先规划分子构件的几何形状与连接方式，实现晶体结构的精准构筑。

1995年，亚吉团队首次报道了二维网状MOF，展现出高温稳定性和客体分子容纳能力。而真正的里程碑出现在1999年：他们合成了MOF-5——一种由锌离子簇与对苯二甲酸连接而成的立方框架结构。

MOF-5震惊了整个科学界：

即使完全脱除溶剂，仍能保持结构稳定至300°C；

几克材料的比表面积可达一个足球场大小（约7000 m²/g），远超传统沸石；

其超高孔隙率使其成为理想的气体储存平台。

2002–2003年，亚吉团队进一步开发出16种MOF-5衍生物，通过调节孔径实现对甲烷、氢气等能源气体的高效存储。更令人惊叹的是，部分MOF可在极端干旱条件下从空气中捕获水分，并在加热后释放纯净饮用水——为沙漠地区供水提供了革命性方案。

MOF的应用前景：从实验室走向世界难题

如今，MOF已成为材料科学中最活跃的前沿领域之一。其高比表面积、结构可调、功能多样、柔性响应等特点，使其在多个关键领域展现出巨大潜力。

科学价值与人类福祉：分子建筑的无限可能

MOF的诞生，标志着人类从“发现材料”迈向“设计材料”的新时代。它不仅是化学合成的奇迹，更是跨学科协作的典范——融合了无机化学、有机化学、晶体工程、材料科学与工程应用。

正如诺贝尔化学委员会所言：“MOF的研究带来了前所未有的机会，为定制功能材料开辟了新纪元。” 理查德·罗伯森播下了思想的种子，北川进赋予其生命与弹性，奥马尔·M·亚吉则将其推向系统化与规模化。三位科学家共同构建了一座“分子建筑”的宏伟殿堂。

他们的工作完美诠释了阿尔弗雷德·诺贝尔的遗愿：“奖励那些为人类带来最大利益的发现或发明。” 从净化水源到应对气候变化，从清洁能源到健康防护，MOF正以其独特魅力，悄然改变世界。

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