瑞典皇家科學院宣布，將2025年諾貝爾化學獎授予北川進、理查德·羅布森和奧馬爾·M·亞吉三位科學家，以表彰他們在金屬有機框架材料研發領域作出的開創性貢獻。這項曾被視為“冷門”的研究，經過三十余年發展，最終登上科學界最高榮譽殿堂，三位獲獎者將共同分享1100萬瑞典克朗獎金。
金屬有機框架（MOF）的誕生源于一系列突破性實驗。1989年，理查德·羅布森首次通過銅離子與四臂有機分子結合，構建出具有空腔結構的晶體材料。盡管這一發現當時未引起廣泛關注，但為后續研究奠定了基礎。1990年代，北川進在二維材料研究中觀察到內部空腔結構，并發現其氣體吸附特性。直到1998年，他通過實驗證實MOF材料可由多種分子構建，具有功能整合潛力，且柔性分子構件能形成可彎曲結構，這一發現重新點燃了科學界對MOF的興趣。
來自約旦的化學家奧馬爾·M·亞吉則將研究推向實用化。15歲赴美求學的他，始終關注家鄉缺水問題，試圖通過化學手段解決水資源分配不均的難題。1999年，他成功合成MOF-5材料，這種具有超大孔隙率和高熱穩定性的結構，即使在300°C高溫下仍能保持完整。這一突破使科學界首次認識到MOF的工業應用價值。
亞吉團隊后續開發的水收集裝置，將MOF材料從實驗室推向實際應用。該裝置利用MOF對水蒸氣的選擇性吸附特性，在沙漠環境中實現空氣取水。實驗數據顯示，每公斤MOF材料每日可從低濕度空氣中提取1.3升水，遠超人體生存需求；即使在7%相對濕度和27°C的極端條件下，仍能保持每日0.2升的產水量。這項技術為干旱地區水資源獲取提供了全新解決方案。
南京大學化學化工學院袁帥教授解釋，MOF材料由金屬離子與有機配體通過配位鍵形成三維多孔結構，其工作原理類似于“分子海綿”。這種結構特性使其在氣體存儲與分離領域表現突出。傳統能源氣體存儲依賴高壓鋼瓶，而填充MOF材料后，相同條件下氣體存儲量可顯著提升。在氣體分離方面，MOF的多孔結構能選擇性吸附特定氣體分子，相比傳統蒸餾工藝能耗降低60%以上。
隨著研究深入，MOF材料的應用邊界不斷擴展。在催化領域，其孔道結構可作為“微型反應室”，為化學反應提供精確控制的環境。目前，科學家正探索將MOF材料用于工業廢氣處理，通過吸附-脫附循環捕捉二氧化碳，為減緩氣候變化提供技術支撐。盡管大規模商業化應用仍在推進中，但MOF材料已展現出改變能源、環保、醫療等多個領域的潛力。
從實驗室“邊角料”到諾獎級發現，MOF材料的三十年發展歷程印證了基礎研究的重要性。三位科學家的持續探索，不僅推動了材料科學的進步，更為解決全球性挑戰提供了創新思路。隨著技術不斷成熟，這種“分子積木”有望在更多領域創造驚喜。
