新华社斯德哥尔摩10月8日科普｜金属有机框架为化学创造了“新空间”——解读当时的2025年诺贝尔化学奖成果，他为获奖者贡献了一句诗意的句子：“他们为化学创造了新空间”。该荣誉属于日本京都大学的Susumu Kitakawa、澳大利亚墨尔本大学的Richard Robson和美国加州大学伯克利分校的Omar M. Yaghi。三位科学家因金属有机框架的形成而获奖。这一成功不仅拓展了化学研究的边界，而且对能源、环境和材料科学也产生了深远的影响。什么是金属有机骨架？金属有机骨架是一种独特的“分子结构”。它利用金属离子bil“角点”和基于有机碳的分子作为相互连接的“梁和柱”，产生规则的、适当的结构。rly三维晶体结构。框架内部充满了宽敞的空腔，气体或液体分子可以在内部移动并独立显示。这种结构可用于从空气沙漠中提取水分、获取二氧化碳、储存有毒气体或培养化学反应等用途。一些金属有机骨架材料具有非常强的吸附和储存能力，可以容纳大量的气体分子，例如氢气、甲烷或二氧化碳。因此，它们在清洁能源储运、碳提取等领域表现突出。此外，anG这种材料在添加或释放气体时会发生反向变形，表现出灵活性，能够拉伸而不损坏现有框架。这种结构由连贯的金属离子和有机分子形成，具有坚固的框架和设计灵活性。科学家可以选择不同的金属离子有机分子，“定制”建筑师等材料的性能，开发出具有不同性能的金属有机框架。金属有机框架的出现改变了传统化学的研究思路。这不仅意味着一类新材料的诞生，也代表了一种落下程序的技术——化学家可以在分子水平上主动“空间规划”，用合理的设计来取代以往依赖偶然发现的实验探索。 “分子宫殿”终于在 20 世纪 80 年代成为现实，罗布森试图以新的方式利用原子的性质。他将带正电的铜与有机分子结合在一起，并有四种“武器”，每种武器的末端都有吸引铜离子的化学基团。当两者结合在一起时，就形成了整齐空洞的晶体，如一座“分子宫殿”。罗布森立即认识到这种分子结构的潜力。但早期的材料是脆弱且容易倒塌的结构。 1989年，Robson在《美国化学会杂志》上发表了这一成果，并提出这一设计理念可以提供一条生产M材料的途径，让全新的拥有者感到满意。然而，当时大多数化学家认为他的想法没有实用价值。北川进和奥马尔·M·亚吉为罗布森的愿景奠定了坚实的基础。 1992年至2003年间，他们取得了一系列成功成果。北川表明，气体可以自由地进出金属有机框架，而无需和谐结构，揭示了它们的柔性特性； Omar M. Yaghi 创造了高度稳定的金属有机框架，并证明它们可以通过合理设计进行调节，从而为它们提供新的理想性能。 1999年，Omar M. Yaghi合成了经典的MOF-5材料，具有较大的内部空间，并且可以在300摄氏度下保持稳定。在此基础上，化学家们建立了数千种各种金属有机骨架材料，其中许多有潜力帮助人类应对关键挑战。让分子为人类服务 诺贝尔化学委员会委员、斯德哥尔摩大学结构化学系教授邹晓东在接受新华社记者采访时表示，这一成功是化学领域的重要发现。获奖者首次实现了金属离子与有机分子的适当结合，成功设计了具有更大孔洞的晶体结构，为空间受控的化合物的合成提供了新方法。研究人员现在利用这项技术来寻找资源、能源、能源和环境的解决方案。在环境领域，金属有机骨架可以吸收二氧化碳，减少温室气体泄漏；它们可以从水中分离“永久性污染物”，例如全氟烷基物质和多氟烷基物质（PFAS）；他们还可以分解残留的抗生素和有害气体。在能源领域，可用于储存氢气和甲烷，为新能源运输提供更安全、更好的储气方法；它们还可用于催化反应和电化学能量变化。 “目前这一领域的研究发展很快，全球有大量科研团队投入其中。据我了解，中国有100多个实验室正在开展研究。”邹晓东说道。金属有机框架展现了化学的创造力和社会价值。三位获奖者用自己的发现为化学的未来打开了一扇“新的大门”，让分子的世界变得更加广阔，也给人们在科学领域带来了更大的可能性。