诺贝尔奖颁奖典礼现场,礼堂座无虚席。

金属有机框架材料与诺贝尔奖的渊源

科学进步犹如一场接力赛,每一项新进展都建立在前人的工作基础之上。多年来,许多发现和技术在我们的认知之旅中取得了重大飞跃。每年诺贝尔化学奖、物理学奖和医学奖的揭晓,正是对其中部分成果的认可。尽管无法涵盖每一位至关重要的创新者和每一个值得嘉奖的理念,但 CAS 科学团队仍甄选出了一系列有望为科学界乃至整个世界带来深远影响的发现。其中是否会诞生下一位诺贝尔奖得主?

长期以来,通过简单分子构筑基元的自组装来构建复杂、可调且多孔的材料结构一直是一个难以攻克的难题。然而,自20世纪90年代Omar M. Yaghi和藤田诚(Makoto Fujita)首次发现金属有机框架(MOFs)以来,该材料已被证明是一种极具前景的解决方案。通过将金属原子或簇(如锌或铜)与有机化合物(如羧酸盐或咪唑盐)连接,MOFs结合了传统多孔材料所不具备的精确可控刚性纳米结构与化学功能化特性。

通过改变金属和有机分子构筑基元的性质,以及调整制备方法(如溶剂热或水热合成)和有机溶剂,可以对MOFs进行精细调节。除了电子、磁性和发光性能外,对其表面积和基于吸附的特性进行微调,也带来了广泛的应用。MOFs最初被视为气体捕获、分离、储存(如氢气、二氧化碳和氧气)及多相催化的潜力材料,如今已展现出在生物传感器/生物成像、药物递送系统、客体分子结合与去除、海水淡化/水处理,甚至半导体和铁电体领域的应用价值。


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2025年诺贝尔化学奖于2025年10月8日揭晓,旨在表彰与金属有机框架(MOFs)相关的研究。MOFs是一类具有可调结构和高比表面积的革命性多孔晶体材料。其卓越的多功能性使其成为应对环境修复、可再生能源、工业催化、医学诊断、药物递送、电子学和传感技术等全球性挑战的理想平台。欲了解更多关于MOFs如何塑造材料科学未来的信息,请阅读CAS科学家关于它们距离“商业引爆点”还有多远的见解。

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图片来源:© Nobel Prize Outreach。摄影:Nanaka Adachi NobelPrize.org。Nobel Prize Outreach AB 2023。2023年9月13日,星期三。

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