2025年諾貝爾化學獎的歸屬塵埃落定，日本京都大學北川進教授、澳大利亞墨爾本大學理查德·羅布森教授以及美國加州大學伯克利分校奧馬爾·M·亞吉教授共同摘得桂冠。三人因在“金屬有機框架材料”領域的開拓性研究獲此殊榮，這項突破為材料科學開辟了全新維度。
金屬有機框架材料是一類由金屬離子與有機配體通過配位鍵構筑的多孔晶體結構。其獨特之處在于內部存在大量規則排列的納米級空腔，這些空間如同分子尺度的“蜂巢”，可容納氣體分子或其他化學物質自由穿梭。科學家通過調控材料組成單元，能夠精準設計出針對特定物質的捕獲、儲存或催化裝置，甚至實現導電功能。
這項革命性技術的起源可追溯至1989年。當時理查德·羅布森嘗試利用原子固有特性構建新型結構：他將帶正電的銅離子與四臂有機分子結合，分子末端含有的化學基團與銅離子產生強相互作用，最終形成具有鉆石般規整空腔的晶體。盡管這種結構展現出巨大潛力，但早期樣品存在易坍塌的缺陷，為后續研究埋下伏筆。
突破性進展出現在1992年至2003年間。北川進團隊通過實驗證實氣體分子可在框架結構中自由進出，并首次提出柔性金屬有機框架材料的理論模型。與此同時，奧馬爾·M·亞吉成功制備出高穩定性框架材料，通過精確調控有機配體結構，實現了對材料物理化學性質的定向修飾。這兩項成果為材料設計提供了完整的方法論。
在三位科學家的理論框架指導下，全球化學界已開發出數萬種金屬有機框架材料變體。這些材料正在環境治理領域展現驚人價值：某些變體可從沙漠空氣中高效提取水分，為干旱地區提供淡水解決方案；另一些則能特異性捕獲二氧化碳或有毒氣體，助力碳中和目標實現；還有部分材料可降解環境中的微量藥物殘留，或分離水體中的全氟化合物等持久性污染物。
諾貝爾化學委員會主席海納·林克特別強調：“這類材料突破了傳統化學的認知邊界，為定制化功能材料的研發創造了前所未有的可能性。從分子篩到催化劑，從氣體存儲到環境修復，其應用邊界仍在持續拓展。”這項基礎研究的產業化進程已初現端倪，預示著材料科學即將進入精準設計時代。
