2025年诺贝尔化学奖得主是“最化学”。 10月8日，2025年诺贝尔化学奖授予来自日本、澳大利亚和美国的三位科学家，以表彰他们对金属有机框架（MOF）材料发展的贡献。这并不是化学研究的利基之地。事实上，自20世纪80年代以来，MOF在各国科学家的努力下已经取得了突破性进展。三位诺贝尔奖获得者Richard Robson、Susumu Kitakawa和Omar M. Yaghi分别于1989年、1992年和1995年在MOFS领域取得了突破。三位诺贝尔奖获得者理查德·罗布森（Richard Robson）、北川进（Susumu Kitakawa）和奥马尔·M·亚吉（Omar M. Yaghi）分别于1989年、1992年和1995年在MOFS领域取得了非凡的成就。就个人经历而言，奥马尔·M的故事。亚吉受到的折磨尤其严重。这位被学术界称为“MOF之父”的世界顶尖化学家，背景十分艰辛。奥马尔·Y阿奇1965年出生于约旦安曼，在一个逃离巴勒斯坦的难民家庭长大。父母一共抚养了9个孩子，11个人住在没有电、没有自来水的沙漠房间里。当时，家庭唯一的水源是政府每两周提供一次的自来水。奥马尔回忆说，当时，每两周水龙头一到，一家人就会把所有的容器搬到家里去接水。回想起来，这个场景凸显了圆形区域中水的重要性，这也促进了MOF的一个主要应用场景——在沙漠中收集饮用水的出现。诺贝尔奖获得者 OMAR YAHHI/PIRun：加州大学洛杉矶分校 如今，化学家们已经设计出了数千种 MOF，它们被用于许多切割领域，如碳提取、空气净化和能源存储。在半导体制造中，MOF还用于获取或分解制造过程中产生的有毒气体。作为诺贝尔奖e 引文称：“金属有机框架具有巨大的潜力，为定制新型功能材料带来了前所未有的可能性。”积木之谜引用了化学家的工作，看剧爱好者可以想象美剧《绝命毒师》。沃尔特·怀特（老白）在玩耍时通常穿着白色的实验室外套，它覆盖在装有不同液体和粉末的瓶子和罐子之间，将不同的元素放入烧杯或测试管中，等待化学反应，最后开发和清洁一些新成分。比如老白就喜欢纯化的药物。这真的成​​为了现实。在 20 世纪 90 年代之前，化学家确实能够合成“零维”结构，即单个分子。专家的实验可以组装出高度复杂的化合物。然而，如何控制合成二维甚至三种尺寸的扩展结构在化学界尚属空白。诺贝尔奖得主罗尔德·霍夫曼n 抢断：“在二维或三维世界中，它仍然是一片合成沙漠。”墨尔本大学化学家理查德·罗布森 (Richard Robson) 受钻石结构的启发，领导了这项研究。 20世纪80年代他提出了一个大胆的想法：“有机分子能否用‘支架’与金属离子相互作用，创造出规则的、可预测的三维晶格？”更简单的理解是：如果化学材料可以像“积木”一样，让原子或分子根据其化学性质将自身连接起来，用分子积木搭建起一座宫殿。这座“分子宫殿”可被设计用来开发具有规则孔结构的合成材料。四个臂，每个臂的末端都有一个腈基，将这些成分组合在一起，形成了一个整齐而宽敞的晶体。 © Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院 Robson 定义了金刚石微观结构，将带正电的警察与四个武装有机分子结合在一起。然而这个举动却被受到当时大多数化学家的青睐。他们认为黄铜离子和四臂分子的结合只会形成混乱的混合物。但结果验证了罗布森的希望：金属离子和有机分子之间的内在引力引导了组装过程，它们将自己排列成规则的晶体晶体结构。但与钻石不同的是，这种晶体内部并不致密，而是包含宽敞的空腔，就像带有脚手架的建筑物，中间有大量规则的间隙。 1989年，罗布森在《美国化学会杂志》上发表了他的研究结果，首次提出了这种分子网络的潜力，并预测它们将提供化学材料中未曾发现的特性。然而，罗布森的发现当时并没有得到认可。他最初的结构不是很稳定，很容易腐烂。许多化学家被认为是无用的。有一群人有着相似的想法。这些人的常识我他们都对关键思想有质疑和批判的看法。诺贝尔奖获得者理查德·罗布森/图片来源：墨尔本大学 1992年，当出生于难民家庭的奥马尔到达美国亚利桑那州立大学并开始进行他的第一项研究时，他也打算另辟蹊径，利用“积木”原理制造大型晶体。原因很简单。奥马尔回忆说，在以前的化学实验中，制备延伸结构的过程被称为“摇动和烘烤”方法。化学家将起始材料在超高温（通常超过500°C）下加热，然后等待并等待幸运的发生并获得良好的结果。奥马尔希望找到更可控的材料制造方法。 “（以前）一旦完成就无法对其进行重大更改。缺乏准确性让我很失望。我想创建具有特定的、不可预测的形式的扩展结构。就像建筑师一样，he想用合理的设计将积木的各个“模块”连接起来。仅仅三年后，他的雄心勃勃的想法就得到了证实。 1995年，奥马尔发表了两种不同的二维材料的结构：它们通过铜或钴像网络一样连接起来。重要的是，这项研究发现了将金属离子与带电羧酸盐连接体连接的反应条件，从而形成牢固的金属连接键。这一突破导致了结晶结构的扩展，开启了固态结构制造新时期的好奇心。奥马尔·亚奇在实验室/来源：清华大学仍然使用建筑的相似性。在“分子架构”中，金属离子相当于“梁柱”（节点），有机分子则相当于“连接框架”，就是g g g g g g g g g g g g的钢b条。Usali。在节点和钢筋中，人们经过精心设计，共同构成了“分子建筑”，即m的。在1995年发表的一篇著名论文中，Omar首次提出了“金属有机框架”（MOFS）的概念。他使之成为著名的“MOF之父”。对mofs的追求在同一代科学家中达到了顶峰。 1997年，Susumu团队与日本合作，将钴、镍或锌离子与一种名为4,4'-联吡啶的分子结合，创建了三维金属有机框架。晶层呈古建筑“榫卯”式样。更重要的是，北川进的实验表明，这个“分子宫殿”可以容纳水分子和气体分子。最终在施工中，该轮廓可以在室温下释放甲烷、氮气等小分子气体。它使 MOF 能够像海绵一样发挥作用，既可以吸收和储存气体，也可以过滤污染物，甚至可以抑制化学反应。 1997年，Susumu团队与日本结合了Kobalt、Nickel或Zinc离子与分子c称为4,4'-联吡啶以创建三维金属有机框架。晶层呈古建筑“榫卯”式样。 © Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院 此时，化学界仍然心存疑虑。更具有代表性的质疑是，能够发挥金属功能的长期化学材料，例如活性炭或沸石，负责吸收有毒有害物质。 MOF仍面临“无用发明”、“无效”等质疑。但北川进却十分坚决，多次向外界解释了自己的决定。他说 MOF 含有灵活的分子结构。块可以创造出一种比活性炭更具想象力和研究价值的柔性材料。为了描述1999年MOFS的力量，奥马尔展示了“建筑”。克）大约等于 7,000 平方米的足球场。比沸石含有更多的气体。这就是它的美丽之处三维结构。 1999年，奥马尔向世界展示了他设计的“架构”——MOF -5。 © Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院 回想起 1990 年代的困难，奥马尔在 2025 年的分享中提到，他制定了 5% 规则——“当 95% 的人怀疑你时，通常有 5% 的人坚决认可你正在尝试做的事情。”他记得，上个世纪，当团队在领导力领域取得第一个发现时，质疑就来了。 “批评者似乎来自四面八方，询问我们所做的一切是否可行。”在外界的反对声中，奥马尔发现：“这些是你需要关注的5%的人。你认真对待这些批评，但最终，相信你的直觉，做你知道你需要做的事情。”拥抱AI的顶级化学家奥马尔的AnG励志故事，从一次离家出走开始。他来自一个难民家庭。他的父亲只受过六年级教育，而他的母亲则没有非常擅长读书。九个孩子挤满了沙漠中的一所房子。同一座房子里还有一个牛栏。但恶劣的条件并没有阻止一个不顾困难的男孩追逐化学梦想的脚步。奥马尔曾向公众回忆，他10岁那年的中午，他走进一间上锁的图书馆，打开了一本书。顺便说一句，章节被分子所吸引并决定学习化学。 15岁时，因为成绩好，他在父亲的帮助下才来到纽约，就读于公立社区学校。那时的kEnglish非常难，他有口音也就不足为奇了。这个怀揣着家人的梦想和期望的孩子也许没有想到，他正在研究的课题不仅会改变自己的命运，还会改变家乡人民的地位。奥马尔·亚吉到达美国后，他的英语迅速提高，他对化学的了解也越来越深。 1990年，35岁的奥马尔成为哈佛大学博士后研究员，师从美国国家科学院院士理查德·霍尔姆。两年后，他成为亚利桑那州立大学的助理教授。这位年轻的学者有一种热情的直觉。三年后他提出了 MOFS 概念。进入21世纪，他建立并推动了网格化学这一新兴学科。从2000年到2010年，他是世界上被提及次数第二多的化学家。之后他开始制作近乎疯狂的“建筑”。在 2000 年代初，他创建了 16 个 MOF-5 变体。许多材料的“构建”为MOF下一步的应用奠定了基础，特别是在缓解气候和环境问题方面。 2000 年代初期，Omar 创造了 16 个 MOF-5 变体。 © Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院 例如，奥马尔发现锌基材料可以吸收和储存氢。当时的美国总统乔治·布什背叛了“氢经济”，并暗示氢是取代化石燃料的一天。 Omar的发现促使很多人继续研究，希望未来可以将氢气储存在MOFS超级海绵中，并在DEMAnd中释放。随后，他将研究重点放在MOF材料在水吸附领域的应用。 2014年，Omar研究团队成功合成了MOF-801单晶样品。很快，该团队发明了一种微波炉大小的实验装置，里面装满了MOF-801，让它们能够在夜间吸收水蒸气。白天，他们利用环境中的太阳能来加热MOF-801，使其释放出高水份液态水。该装置最终被证明可以有效解决沙漠地区的缺水问题。即使在湿度低于20%的沙漠环境中，一公斤MOF也能在12小时内从空气中收集约2.8升水。目前，该类型设备正在研发中。充满太阳能，可有效打破香区缺水现象。 Omar Yaghi更多的MOF应用在各个领域“绽放”。例如，电子行业使用MOF材料来储存半导体制造中使用的有毒气体，并减少包括化学武器成分在内的有害气体。许多公司测试 MOF 材料，从工厂和发电站提取二氧化碳，以减少温室气体泄漏。值得一提的是，尽管应用范围广泛，MOF材料尚未在工业层面得到广泛应用。这是因为合成MOF的总体成本较高，业界从未见过更低成本的合成路径来实现IS价格与技术的完美平衡。回到这些研究基础科学的学者。有趣的是，这位早年摆脱贫困、中年成为明星的约旦裔美国学者在研究领域积极拥抱AI浪潮耳鼻喉年。 “事实很清楚，”奥马尔在接受采访时表示。 “为了未来的发展，化学研究人员必须充分拥抱人工智能工具，发挥其潜力，在这一变革领域发展。”此外，“那些抵制这种变化的人将面临比以前更大的风险。这不仅仅是对现代化的呼吁，而且是与化学作为一门学科共处的事情。”奥马尔强调。近年来，他和同事建立了一个新的研究机构，致力于利用AI+网格化学来观察气候挑战。 AI+Chemistry的应用与它的化学理念完全一致：可设计、可预测、可准确掌握。具有超强计算能力的大型AI模型可以帮助预测和绘制由不同分子几何形状生成的结构的巨大潜在结构，这可以显着加快候选材料的筛选过程，同时显着节省资源。奥马尔·Yaghi 在实验室/来源：加州大学 有时他在采访中举了一个例子，团队致力于异羟肟酸莫夫。然而，由于其材料框架的结晶过程非常困难，该团队在过去五年中成功地使用了异羟肟酸酯MOF。过去两年，随着大型AI模型的出现，让它们成为系统地挖掘文本和文献图像数据、明确研究方向、找到具体结果的机器。通过集成构建块开发 MOF 的条件将得到满足。在人工智能工具的帮助下，奥巴尔宣布他的一名毕业生在短短 6 个月内成功制备了 15 种新化合物。正如 2024 年诺贝尔化学奖对使用人工智能预测蛋白质结构的 Deepmind 工程师所描述的那样，人工智能缩小了科学世界。 2025年诺贝尔奖获得者奥巴尔也坚信，人们应该永远保持活力n 处于科技浪潮面前的震撼。他需要实验室的学生：每个成员都必须掌握如何使用人工智能来加快化学研究进程的技能。 “化学长期以来一直被认为是‘中心科学’，但这还不够。中心不等于边界。化学应该将自己定义为领先科学，突破界限，拥抱新技术，引领变革。”奥巴尔回忆道。这位60岁的“寒门小伙子”正在关注和评价新技术，相信并关注基础研究和技术应用的新发展。 | 特别声明：以上内容（如有则包括照片或视频）由“网易号”自媒体平台用户上传发布。本平台仅提供IMP SOCIETY SOCIETYormation。 注：以上内容（如有的话，包括照片和视频）由网易号用户上传发布，该社交网络媒体平台，仅提供信息存储服务。