諾貝爾化學獎頒給日英美3學者 表彰金屬有機框架開創研究

諾貝爾化學獎頒給日英美3學者 表彰金屬有機框架開創研究
日本化學家北川進、英國化學家羅布森及美國化學家亞基獲頒2025年諾貝爾化學獎,以表彰他們在「金屬有機框架」(metal-organic frameworks)領域的開創性研究。
2025年諾貝爾化學獎8日揭曉,日本化學家北川進、英國化學家理查・羅布森(Richard Robson)及美國化學家奧瑪・亞基(Omar M. Yaghi)三人,因在「金屬有機框架」(Metal–Organic Frameworks,簡稱MOF)領域的開創性研究,獲頒今年的化學獎,以表彰他們在分子材料設計上的重大突破與深遠影響。

根據諾貝爾獎委員會公告,三位得主「創造了一種具有巨大內部空間的分子結構,使氣體與其他化學物質能在其中自由流動」。這些結構被稱為「金屬有機框架」,其特點是金屬離子與有機配體共同組成晶格狀的網絡,形成高度多孔且可設計的材料,能應用於從沙漠空氣中提取水分、捕捉二氧化碳、儲存有毒氣體或催化化學反應等多種領域,被視為新世代環境與能源科學的重要基礎。

諾貝爾化學獎委員會主席海納・林克(Heiner Linke)形容,三位學者的成果「開啟了設計全新材料的可能性,讓研究者能像建築師般打造具有特殊功能的分子空間」。他打趣指出,這些金屬有機框架的內部孔隙之大,幾乎可比喻為「飯店房間」,讓各種分子「賓客」能自由進出;其結構的特性,更像《哈利波特》系列中妙麗(Hermione)的魔法手提包——外觀雖小,內部卻能容納龐大物質。

林克強調:「金屬有機框架具有巨大潛力,為定製具有新功能的材料帶來前所未有的機會。」

現年88歲的羅布森於1989年率先嘗試利用銅離子建立新的分子架構。他成功讓金屬離子與有機配體結合,形成排列良好且具有寬敞孔隙的晶體,諾貝爾化學委員會形容該結構「就像一顆充滿無數孔隙的鑽石」。雖然這項早期成果顯示出潛在應用價值,但當時結構並不穩定。

到了1990年代初期,日本的北川進與美國的亞基分別在此基礎上取得重大進展。北川展示氣體可以在這些結構中自由進出,並預測這種材料可具備柔軟性;而亞基則創造出穩定性極高的金屬有機框架,並證明此架構能透過設計改變分子間距與形狀,以賦予其新特性。兩人的研究成果在1992年至2003年間陸續發表,確立了MOF材料的理論基礎與實驗方法,從此開啟了多孔材料研究的新時代。

北川進在獲獎後接受電話訪問時表示:「長期以來的研究獲得認可,我深感榮幸與喜悅。」

金屬有機框架的應用潛力被視為化學、能源與永續發展領域的重要突破。科學家指出,這類材料能以分子精度設計孔隙大小與化學性質,進而高效吸附二氧化碳或水分,甚至在極端環境中生成能源或純化氣體,對氣候變遷、乾旱地區供水及碳中和技術均具關鍵意義。

學界也普遍認為,三位得主的研究不僅改變了化學材料設計思維,更促進了跨領域的應用發展,從環境治理到藥物遞送皆受惠於其基礎理論。

北川進現為日本京都大學學者,羅布森任教於澳洲墨爾本大學(University of Melbourne),亞基則是美國加州大學柏克萊分校(University of California, Berkeley)教授。三人將共享1100萬瑞典克朗(約新台幣3573萬元)獎金。

按照傳統,2025年諾貝爾獎頒獎典禮將於12月10日在瑞典斯德哥爾摩與挪威奧斯陸舉行。除和平獎於奧斯陸頒發外,其餘獎項均在斯德哥爾摩舉行。這一天同時也是諾貝爾獎創辦人阿爾弗雷德・諾貝爾(Alfred Nobel)於1896年逝世的紀念日。

【圖片翻攝自x.com/NobelPrize】