金属有机框架(MOF)

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在分子世界里建造“房子”——2025年诺贝尔化学奖解读
Ke Ji Ri Bao· 2025-10-08 23:28
如果一名房地产中介负责推销分子世界的房产,他或许会说:"这是一间宽敞明亮、专为水分子量身定 制的单身公寓。" 此外,与多孔沸石相比,MOF可由多种金属和有机分子构建,功能可定制,并且材料柔韧,能如呼吸 般吸附和释放气体。这一定义奠定了MOF的科学基础。 为分子积木命名并赋予力量 在大洋彼岸,来自约旦的奥马尔·亚吉在美国延续并拓展了这一理念。 这样的"房子"确实存在。它们是由科学家精心设计的分子建筑——金属有机框架(MOF)。今年,诺 贝尔化学奖授予日本科学家北川进、澳大利亚科学家理查德·罗布森和美籍约旦科学家奥马尔·亚吉,以 表彰他们在MOF材料开发方面的开创性贡献。 化学课上的"分子建筑"灵感 1974年,澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森正在为课堂制作分子模型。他用木球代表原子、木棒代 表化学键。摆弄间,他灵光一现:如果能像拼积木一样,让原子或分子依照其化学特性自行连接,能否 构建出新的"分子建筑"? 十多年后,他终于动手验证这一想法。罗布森将带正电的铜离子与四臂分子相结合,结果这些分子像钻 石晶格一样自组装成规则的三维晶体结构,而且这种晶体内部竟有大量空腔。1989年,他在《美国化学 会志》上发表论文, ...
30年前被评审嫌弃“无用”的材料,为何能赢得诺贝尔化学奖?
Hu Xiu· 2025-10-08 13:08
当地时间10月8日11时45分,2025 年诺贝尔化学奖公布,授予北川进(Susumu Kitagawa)、理查德·罗布森(Richard Robson)和奥马尔·亚吉(Omar Yaghi),以表彰"他们对金属-有机框架的发展"。 三位获奖者创造了一种具有巨大空间的分子结构,使气体和其他化学物质能够在其中流动。这些结构被称为金属有机框架(metal-organic frameworks,简 称 MOF),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,或催化化学反应。 三位获奖者发展出一种全新的分子结构架构形式。在他们的设计中,金属离子充当"角石",由长链有机(以碳为基础的)分子相互连接。金属离子与有机 分子共同组装成具有大量空腔的晶体结构。这种多孔材料被称为金属有机框架(MOF)。通过改变 MOF 所采用的构筑单元,化学家可以定向设计出能够 捕获和储存特定物质的材料。MOF 还可以驱动化学反应或导电。 诺贝尔化学奖评审委员会主席 海纳·林克(Heiner Linke) 表示:"金属有机框架具有巨大的潜力,为定制化的新功能材料带来了前所未有的可能性。"在三 位得主的奠基性发现之后,化学家们已经构筑出 ...
他们在分子世界里“造房子”!解读2025年诺贝尔化学奖
Huan Qiu Wang Zi Xun· 2025-10-08 12:40
这样的"房子"确实存在。它们是由科学家精心设计的分子建筑——金属有机框架(MOF)。今年,诺 贝尔化学奖授予日本科学家北川进、澳大利亚科学家理查德·罗布森和美国科学家奥马尔·亚吉,以表彰 他们在MOF材料开发方面的开创性贡献。 这种新型分子结构内部拥有大量空腔,分子可在其中自由进出。得益于三位科学家的工作,化学家如今 已能设计出数以万计的不同MOF,为化学领域带来一连串"奇迹"。 理查德·罗布森:"分子建筑"灵感源自一节化学课 来源:科技日报 记者 张佳欣 如果一名房地产中介负责推销分子世界的房产,他或许会说:"这是一间宽敞明亮、专为水分子量身定 制的单身公寓。" 科学发现常始于"跳出框架"的思考。2025年诺贝尔化学奖的故事,源自一节普通的化学课准备。 理查德·罗布森的灵感来源于钻石的结构,钻石中的每个碳原子都与其他四个碳原子连接,形成金字塔 状的结构。 此后,罗布森陆续合成出多种含空腔的分子网络,并证明这些结构内部的离子可以互换,从而让物质进 出。他展示了可按需设计的分子晶体,并提出这种材料可用作催化剂。尽管早期材料脆弱、易分解,被 认为"没用",但罗布森已打开了"分子建筑"的大门。 北川进:让"无用之物 ...
2025诺贝尔化学奖,带来一场材料学革命
Hu Xiu· 2025-10-08 10:39
瑞典皇家科学院宣布,2025年诺贝尔化学奖授予京都大学教授北川进(Susumu Kitagawa)、理查德·罗 布森(Richard Robson)和奥马尔·亚吉(Omar Yaghi ),表彰他们在金属有机框架发展方面的贡献。 北川进(Susumu Kitagawa)是日本第27个自然科学奖得主(含三位美籍)。今年,Shimon Sakaguchi 因其在外周免疫耐受方面的开创性发现,刚刚荣获 2025 年诺贝尔生理学或医学奖。 诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克表示:金属有机框架具有巨大的潜力,为定制具有新功能的材料带 来了以前无法预见的机会。 虽然基于分子间结构特异性相互作用(1987年诺贝尔化学奖)的超分子化学和分子机器(2016年诺贝尔 化学奖)研究了分子间的特定作用和组装,这些组装大多基于氢键、范德华力等弱相互作用,类似于生 命体内结构的组装。把更强的相互作用(例如金属-配体的配位作用和有机共价作用)引入到体系内需 要对化学合成更高层次的精准把控,也需要对已有化学理论和概念进行突破。 奥马尔·亚吉(Omar Yaghi ) 奥马尔·亚吉(Omar Yaghi),于1965年生于约旦首都安曼,美籍约旦 ...