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2025 年诺贝尔化学奖:金属有机框架(MOF)开创者,为化学打开“可设计空腔”时代

时间: 2025-10-13 22:17浏览量:11次
瑞典皇家科学院将 2025 年诺贝尔化学奖授予 Susumu Kitagawa、Richard Robson、Omar M. Yaghi,以表彰他们在**金属有机框架(MOF)**方面的开创性贡献——一种由金属节点与有机配体拼接、内部充满规则孔腔的“分子建筑”。该结构让分子能够选择性地出入,为气体分离、碳捕集与储能等场景提供了全新工具。
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MOF 是什么、能做什么?
MOF 的核心是“可设计的孔隙”:通过更换金属与有机配体,孔径、表面化学与柔性都可定制,使其既能像海绵一样“吸附—释放”目标分子,又能像筛子一样“选择通行”。官方通俗解读列举了多种应用:从沙漠空气取水、去除水体中污染物(含 PFAS)、捕集二氧化碳、储存氢气,到果蔬保鲜用的乙烯吸附,甚至药物递送与有毒气体管理。这些现实或在研用例说明:MOF 不只是“新材料”,更是可编程的分子空间。
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三位得主分别“补上了关键一块”
Robson 率先展示了可形成大孔腔的晶体“骨架”思路;Kitagawa 实现了稳定、可充放的三维 MOF,并提出“柔性 MOF”的独特优势;Yaghi 系统化命名并拓展了该领域,代表性材料 MOF-5 以超高比表面积奠定了气体储存与分离的基础。此后全球已设计出成千上万种 MOF 家族成员,应用边界持续外延。
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明扬编译·深度解读:对产业与社会意味着什么?

分离与净化的范式转移:在化工、能源与环境工程中,分离过程常占全厂能耗的大头。可定制孔腔与表面化学让 MOF 有望替代部分高能耗蒸馏与吸收流程,直接作用于碳捕集(CCUS)、挥发性有机物治理、溶剂回收、氢与天然气储运等关键环节。

从“合成分子”到“合成空间”:MOF 把材料设计的自由度提升到“孔隙—通道—界面反应”的层级,推动催化与储能(如固态储氢)路线的再想象。

工程化挑战仍在:稳定性(湿热、酸碱、循环寿命)、规模化制备成本、成膜与成型(涂层/膜/颗粒)以及长期运行的工况适配,是从实验室迈向装置级应用必须跨越的门槛。

中国与本地产业机会:水处理、园区减排、煤化工后处理、储氢与氢纯化、冷链保鲜等场景拥有庞大需求与试点空间。MOF 与膜分离、吸附床、在线传感前处理等成熟单元结合,将更快进入“可比价、可评估”的工程阶段。

一句话总结:这项诺奖肯定的不仅是“新材料”,更是**为化学与工程创造“可编程的空房间”**的能力;当这些房间被设计得恰到好处,能源转型与环境治理的难题就可能被“轻量化”地解决一部分。
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资料来源:诺贝尔奖官网新闻稿与通俗解读(含应用示例与历史脉络)。
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