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日期: 2025-10-08 | 來源: 科技日報 | 有0人參與評論 | 字體: 小 中 大
如果壹名房地產中介負責推銷分子世界的房產，他或許會說：“這是壹間寬敞明亮、專為水分子量身定制的單身公寓。”
這樣的“房子”確實存在。它們是由科學家精心設計的分子建築——金屬有機框架（MOF）。今年，諾貝爾化學獎授予日本科學家北川進、澳大利亞科學家理查德·羅布森和美國科學家奧馬爾·亞吉，以表彰他們在MOF材料開發方面的開創性貢獻。
這種新型分子結構內部擁有大量空腔，分子可在其中自由進出。得益於叁位科學家的工作，化學家如今已能設計出數以萬計的不同MOF，為化學領域帶來壹連串“奇跡”。
理查德·羅布森：“分子建築”靈感源自壹節化學課
科學發現常始於“跳出框架”的思考。2025年諾貝爾化學獎的故事，源自壹節普通的化學課准備。
1974年，理查德·羅布森正在為課堂制作分子模型，他用木球代表原子、木棒代表化學鍵。擺弄間，他靈光壹現：如果能像拼積木壹樣，讓原子或分子依照其化學特性自行連接，能否構建出新的“分子建築”？
直到拾多年後，他終於動手驗證這壹想法。羅布森將帶正電的銅離子與肆臂分子相結合，結果這些分子像鑽石晶格壹樣自組裝成規則的叁維晶體結構，不同的是，這種晶體內部竟有大量空腔。1989年，他在《美國化學會志》上發表成果，首次提出這類分子網絡的潛力，預言它們將賦予材料前所未有的性質。
理查德·羅布森的靈感來源於鑽石的結構，鑽石中的每個碳原子都與其他肆個碳原子連接，形成金字塔狀的結構。
此後，羅布森陸續合成出多種含空腔的分子網絡，並證明這些結構內部的離子可以互換，從而讓物質進出。他展示了可按需設計的分子晶體，並提出這種材料可用作催化劑。盡管早期材料脆弱、易分解，被認為“沒用”，但羅布森已打開了“分子建築”的大門。
北川進：讓“無用之物”變得有用
20世紀90年代，北川進接過了羅布森探索的火種。他奉行的信條是：“要看到‘無用之物’的用處。”
1992年，北川進構建出壹種贰維分子材料，分子之間形成可容納丙酮分子的空腔。雖然功能有限，但這代表壹種全新的分子設計思維。他同樣用金屬離子作為“支點”，以有機分子相連。
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