2025年度諾貝爾化學獎周三(8日)頒發,由日本科學家北川進﹑澳洲科學家羅布森(Richard Robson)及美國科學家亞吉(Omar M. Yaghi )奪得,以表揚他們對金屬有機框架發展的貢獻。三人將分享1,100萬瑞典克朗(約909萬港元)獎金。
瑞典皇家科學院(The Royal Swedish Academy of Sciences )表示,三位得獎者創造的分子結構被稱為「金屬有機框架」(metal-organic frameworks,MOF),具備足以讓氣體及化學物質可以在其中流動的大空間,可以從沙漠空氣中收集水份、捕獲二氧化碳、儲存有毒氣體或催化化學反應。
北川進﹑羅布森及亞吉創造全新分子結構,當中金屬離子作為基石,通過長的有機(碳基)分子相互連接,金屬離子和分子共同形成具有大空腔的晶體。這種多孔材料被稱為MOF,通過改變MOF中使用的構建模塊,化學家可以設計來捕獲和儲存特定物質,更可以驅動化學反應或導電。
諾貝爾化學委員會主席林克(Heiner Linke)讚揚,MOF具有巨大潛力,為定制具有新功能的新材料帶來了前所未有的機會。
當羅布森1989年開始以新方法測試原子的固有特性,將帶正電的銅離子與一個四面體形分子結合,分子的每個面末端有一個對銅離子具有吸引力的化學基團。當它們結合時,形成一個有序且空間寬敞的晶體,就像充滿無數空腔的鑽石。
其時,羅布森立即意識到其分子結構的潛力,但它不穩定,容易崩塌。然而,北川進與亞吉為這種構建方法奠定堅實的基礎。
在1992年至2003年間,北川進與亞吉分別作出一系列革命性的發現。北川進展示氣體可以在結構中進出,並預測MOF可具靈活性。而亞吉創造一種非常穩定的MOF,並展示可通過合理的設計修改,賦予其新的理想屬性。
在三人的開創性發現之後,一眾化學家已經構建數以萬計的不同MOF,其中部分可能有助於解決人類的一些重大挑戰,應用層面包括從水中分離全氟及多氟烷基物質(PFAS)、分解環境中的藥物殘留、捕獲二氧化碳或從沙漠空氣中收集水。