什么?分子都有定制的“单身公寓”了!
当地时间10月8日,三位为分子“造公寓”的“建筑师”荣获2025年诺贝尔化学奖,以表彰他们研发的金属有机框架(MOF)。三位科学家分别是日本的北川进、英国的理查德·罗布森和约旦裔美国籍的奥马尔·亚吉。
MOF是一种由金属和有机分子构建而成的三维材料。这种材料中有许多“房间”,每个“房间”都可以容纳某种分子,就像是为分子定制的“单身公寓”。并且,这些房间的拼搭过程是自动进行的,被科学家称为“自组装”。想象一下,当我们随意摇动一盒积木,积木自动搭成了一栋摩天大楼。
而科学家只要为“积木房间”更换一些零件,就能让小“房间”容纳各种截然不同的分子,正因此,MOF具有广阔的应用潜力。研究人员已利用它们从沙漠空气中收集水分、提取水中的污染物、捕获二氧化碳,以及储存氢气。
如此神奇的三维材料,在研制之初竟被评审专家嫌弃“没用”,并多次拒绝了北川进的科研经费请求。不过,北川进并没有放弃,他终于在1997年迎来了首次重大突破。与此同时,在美国亚利桑那州立大学任职的奥马尔·亚吉也专注于分子结构研究。他希望能够找到一种方法,像搭积木一样连接不同的化学组分,用以制造大型晶体。1999年,奥马尔·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。令人惊叹的是,几克MOF-5的表面积相当于一个足球场,这意味着它可以吸收更多的气体,这一特性使得MOF-5在氢气和甲烷储存上展现出巨大潜力。
如今,MOF研究正在从实验室走向应用。因童年缺少清洁水源的经历,奥马尔·亚吉研究的一类MOF材料可以在夜间从沙漠空气中捕获水蒸气。当黎明来临,阳光加热材料时,干旱地区的人们便能收集到水。
在电话参与获奖的新闻发布会时,北川进说:“能拿奖我真是太荣幸和高兴了……但我还要待多久啊?马上我得去开个会。”而此时,奥马尔·亚吉乘坐的飞机刚刚离开登机口,奔赴下一趟旅程……
本版图片均来自诺贝尔奖官方网站