新华社斯德哥尔摩10月8日电 科学传播|金属有机结构开创化学“新空间”——2025年诺贝尔化学奖结果解读 新华社记者朱浩辰 郭双章清 瑞典皇家科学院8日公布2025年诺贝尔化学奖获奖者时，用诗意的一句话总结了他们的贡献：“他们为化学创造了新空间” 化学。”该荣誉授予日本京都大学的 Susumu Kitakawa、澳大利亚墨尔本大学的 Richard Robson 和加州大学伯克利分校的 Omar M. Yagi。三位科学家因金属有机框架的开发而获奖。这一结果不仅突破了化学研究的界限，而且对能源、环境和材料科学也具有重要意义。什么是有机金属结构？结构有机金属是一种复杂的“分子结构”。金属离子Ar以碳为“角”，碳基长链有机分子以“梁和柱”的形式组合在一起，形成规则有序的三维晶体结构。框架内部充满了宽敞的空腔，允许气体和液体分子自由进出。这些结构可用于从沙漠空气中提取水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体以及催化化学反应等。一些有机金属结构材料具有非常强的吸附和储存能力，可以容纳大量的气体分子，如氢气、甲烷和二氧化碳等。因此，它在清洁能源储运、碳捕获等领域具有优异的表现。此外，由于它通过吸附和气体释放而可逆变形，因此表现出膨胀和收缩的灵活性，而不会损坏现有的骨架。它由相互连接的金属离子和有机分子组成，结构结合了稳定的结构和设计的灵活性。科学家可以选择不同的金属离子和有机分子，像建筑师一样“定制”材料的特性，构建具有不同特性的有机金属结构。金属有机框架的出现改变了我们对传统化学研究的思考方式。这不仅代表了一类新材料的诞生，而且是方法论的进步。化学家正在利用理性设计在分子水平上主动“规划空间”，取代以前依赖偶然发现的实验探索。你一定能做到的。 20 世纪 80 年代，当“分子宫殿”最终成为现实时，罗布森寻求以新的方式利用原子的独特性质。他将带正电的铜离子与具有四个“臂”的有机分子结合，该有机分子以吸引铜离子的化学基团结尾。当两者结合时，它们形成一个空的、有序的晶体，类似于“分子宫殿”。罗布森很快认识到了这种分子结构的潜力。然而，早期的材料结构脆弱，很容易破碎。 1989年，罗布森在《美国化学会杂志》上发表了他的研究成果，并提出这一设计思想可以为获得具有全新性能的建筑材料提供一条道路。然而，当时的大多数化学家认为他的想法没有实际价值。 Susumu Kitakawa 和 Omar M. Yagi 为 Robson 的愿景奠定了坚实的基础。 1992年至2003年间，他们取得了一系列进展。 Susumu Kitakawa 证明了气体可以自由地进出有机金属结构而不损坏结构，揭示了以下内容： 它表现出灵活的特性。 Omar M. Yaghi 表明，可以创建高度稳定的有机金属结构，并通过合理设计对其进行控制，从而为它们提供新的理想性能。 1999年，Omar M. Yaghi合成了经典的MOF-5 m材料，其内部空间巨大，可在300摄氏度下保持稳定。在此基础上，化学家构建了数万种不同的有机金属结构材料，其中许多有潜力帮助人类应对重大挑战。让分子对人类有用。诺贝尔化学委员会委员、斯德哥尔摩大学结构化学系教授邹晓东在接受新华社采访时表示，这一成果在化学领域是一项无能为力的发现。获奖者率先实现了金属离子与有机分子的有序组合，成功设计了具有更大孔洞的晶体结构，并为合成空间可控化合物提供了新途径。今天的研究人员正在利用这项技术来寻找人类面临的环境、能源和资源挑战的解决方案。在环境领域，有机金属结构材料可以吸收二氧化碳，减少温室气体排放。性能 “永久污染物”，例如氟烷基和多氟烷基物质（PFAS），可以与水分离。它还可以分解抗生素残留物和有害气体。在能源领域，可用于储存氢气和甲烷，为新能源的中转运输提供更安全、更高效的储气方式。它还可用于催化反应和电化学能量转换。 “这一领域的研究发展迅速，全球众多科研团队都在投入这一领域。据我了解，仅在中国就有100多个实验室在开展相关研究。”邹晓东说。有机金属框架展示了化学的创造力和社会价值。三位获奖者利用他们的发现打开了化学未来的“新大门”，拓展了分子世界，并为人类在科学领域赋予了更多可能性。