他们“跳出框架”造“分子公寓”

　　本报北京10月8日电（中青报·中青网记者 张茜）北京时间10月8日，记者从诺贝尔奖官网获悉，2025年诺贝尔化学奖授予了日本京都大学教授北川进、澳大利亚墨尔本大学教授理查德·罗布森和美国加州大学伯克利分校教授奥马尔·M·亚吉，以表彰他们“开发金属有机框架”。

　　诺贝尔奖官网显示，他们开创性地构建出具有大空腔的分子结构，气体及其他化学物质可在其中自由流动。这些结构被称为金属有机框架，能够实现从沙漠空气中提取水分、捕获二氧化碳、存储有毒气体及催化化学反应等功能。

　　他们开发出的这种金属有机框架，由金属离子作为结构节点，通过有机分子相互连接，共同组装形成具有巨大空腔的晶体结构。通过调整金属有机框架的构成单元，化学家可设计出能精准捕获、储存特定物质的框架材料。

　　诺贝尔化学委员会主席海纳·林克指出，金属有机框架蕴藏无限潜力，为开发具有全新功能的定制材料带来了前所未有的机遇。

　　记者从诺贝尔奖官网得知，打造金属有机框架的研究故事是从“跳出框架”开始的。

　　1974年，任教于澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森承担了一项教学任务：将木球制成原子模型供学生构建分子结构。为此，他需要大学工坊在木球上钻出孔洞，以便用代表化学键的木棒将原子模型组合连接起来。但钻孔位置不能随意确定——碳、氮、氯等各类原子形成化学键的方式具有特定规律，罗布森必须精确标记出钻孔的位置。

　　当工坊送回钻孔木球后，罗布森尝试组装分子模型。在这个过程中他发现，孔洞位置中蕴含着大量关键信息，由于钻孔定位精确，分子模型自动呈现出正确的形态与结构。这催生出他突破性的构想：若利用原子固有特性连接不同种类的分子，会发生什么？能否由此设计出新型分子结构体系？

　　每每给学生讲到这一课，罗布森的思绪就飘到传统框架之外。1989年，他创新性地利用原子的固有特性，成功将带正电荷的铜离子与一种四臂分子结合——该分子每条臂的末端均含有亲铜化学基团。二者的结合形成了一种高度有序、空间开阔的晶体结构，宛如一枚布满了无数孔隙的钻石。

　　罗布森立即识别出这种分子结构的潜力，但其结构不稳定且极易塌陷。

　　幸而，北川进和奥马尔·M·亚吉为这项创新打下了坚实的基础，两人于1992年至2003年间分别取得了一系列突破性发现。北川进证实了气体可在这种分子结构中自由进出，并预言金属有机框架具备可变形性；亚吉则创造出高度稳定的金属有机框架，而且改良后使其具备了新颖而理想的特性。

　　诺贝尔奖官网显示，在这几位诺贝尔奖获得者开创性成果的基础上，化学家们已构建出数万种不同的金属有机框架，其中部分有望助力解决人类面临的重大挑战。过去数十年间，全球实验室研发的各类金属框架中，有的专为捕获二氧化碳而定制，有的擅长从水中分离全氟烷基物质，有的能在体内精准递送药物，还有的能储存剧毒气体。