日英美3學者同獲諾貝爾化學獎　開創材料科學新領域

出版時間：2025/10/08 17:55 (更新時間：2025/10/08 18:52)

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✎ 張翠蘭文章

zoomin — 日本、英國和約旦裔美國學者，10月8日共同獲得諾貝爾化學獎。美聯社

【編譯張翠蘭／綜合外電】日本、英國和約旦裔美國等3名學者，周三（10/8）獲得2025年諾貝爾化學獎，以表彰其「在金屬有機骨架領域的發展」，為化學家「定制具有新功能的材料，帶來了前所未有的機遇」。

諾貝爾委員會表示，北川進（Susumu Kitagawa）、英國學者羅布森（Richard Robson）和約旦裔美國化學家亞吉（Omar M. Yaghi）共同獲得今年化學獎。3人將平分1100萬瑞典克朗（約3567.5萬元台幣）獎金。

根據諾貝爾官網，2025年諾貝爾化學獎得主們創造具有巨大空間的分子結構，氣體和其他化學物質可以透過這些結構流動。這些金屬有機骨架結構可用於從沙漠空氣中獲取水分、捕獲二氧化碳、儲存有毒氣體或催化化學反應。

3名學者開發一種新型的分子結構。在他們的結構中，金屬離子作為基石，由長有機（碳基）分子連接。金屬離子和分子共同排列形成含有大孔的晶體。這些多孔材料被稱為金屬有機骨架（ metal-organic frameworks ，MOF）。透過改變MOF中使用的建構單元，化學家可以設計它們來捕獲和儲存特定物質。 MOF還可以驅動化學反應或導電。

對此，諾貝爾化學獎委員會主席林克（Heiner Linke）在宣布獲獎結果時指出，這些材料內部「擁有巨大的孔洞」，功能「就像飯店的房間一樣，客人的分子可以進出同一材料」。

這種化學機制就像知名奇幻文學系列小說《哈利波特》（Harry Potter）中，主人翁妙麗（Hermione Granger）的手提包，外表看似小巧，內部卻很大。

2025年諾貝爾化學獎得主們創造具有巨大空間的分子結構，氣體和其他化學物質可以透過這些結構流動。取自諾貝爾官網

林克解釋說：「它可以在極小的體積內儲存大量的氣體。金屬有機骨架擁有巨大的潛力，為定制具有新功能的材料，帶來了前所未有的機遇。」

這一切始於1989年，當時羅布森嘗試以一種新方式利用原子的固有特性。他將帶正電的銅離子與一個四面體形分子結合在一起；這種分子的每個臂末端都有一個化學基團，可以吸引銅離子。

當它們結合在一起時，會結合形成一個有序、寬敞的晶體；就像一顆充滿無數空洞的鑽石。

羅布森的靈感來自鑽石的結構，鑽石中的每個碳原子都與其他四個碳原子連接，形成金字塔狀。取自諾貝爾官網

然而羅布森建構的分子，雖然具有潛力卻不穩定，容易坍塌。北川進和亞吉則為這種構建方法奠定了堅實的基礎；在1992年至2003年間，他們各自取得一系列革命性的發現。北川證明了氣體可以在MOF結構中流動，並預測MOF可以實現柔性化。亞吉創造非常穩定的MOF，並證明可以透過合理的設計對其進行改性，從而賦予其全新的性能。

在他們的突破性發現之後，化學家們構建數以萬計的不同MOF材料。其中一些材料或將有助於解決人類面臨的一些重大挑戰，應用領域包括從水中分離PFAS（全氟和多氟烷基物質）、分解環境中的微量藥物、捕獲二氧化碳或從沙漠空氣中獲取水分。創造具有巨大空間的分子結構，氣體和其他化學物質可以透過這些結構流動。這些金屬有機骨架結構可用於從沙漠空氣中獲取水分、捕獲二氧化碳、儲存有毒氣體或催化化學反應。