【#专家解读诺贝尔化学奖金属有机笼子#,#诺贝尔化学奖金属有机笼子是什么#】10月8日,2025诺贝尔化学奖揭晓,日本科学家北川进(Susumu Kitagawa),澳大利亚墨尔本大学科学家理查德·罗布森(Richard Robson),美国科学家奥马尔·亚吉(Omar M.Yaghi)三位科学家共同获奖,以表彰他们“在金属有机框架领域的发展”。
中南大学化学化工学院教授、博士生导师徐海对于金属有机框架化合物(以下简称MOF)开展过很多研究,已发表十多篇相关论文。他介绍,获奖的三位科学家是MOF领域的先驱,MOF主要是指有机成分和金属实现配位,再形成框架,相当于笼子,然后就可以做各种各样的应用。当前从事这一领域研究的科学家为数不少,就可以发现不同的“笼子”,做各种不同的应用。
从科学研究到具体应用,徐海教授坦言:“MOF的制造成本曾经确实较高,目前尚没有大规模应用非常好的样本。但近年来随着制备工艺的改进,其成本正在逐渐降低,一些应用也已开始走进普通人的生活。”他举例表示,国内已有公司自主研发了MOF的新型制备工艺,首创了助剂调控快速结晶制备工艺,使原材料更易获得,成本降到接近一元一克,“这个是巨大的突破”。
随着MOF的制造成本的降低,徐海教授认为,MOF将在环境净化、能源储存、日常用品升级三大场景与我们普通人的生活相关联,其中具体应用已逐步落地或接近实用化。
在空气与水质净化领域,MOF的超高孔隙率能高效吸附污染物,比如在家用净水器中可过滤水中的重金属(铅、汞)和微量有害有机物;在空气净化器滤网中,能精准捕捉甲醛、TVOC等装修异味,吸附精准度远优于传统活性炭。
对于能源与便携设备,MOF可用于储氢和储甲烷,未来能让氢能汽车的储氢罐体积更小、更安全;在充电宝或手机电池中,MOF基电极材料可提升电池容量和快充速度,延长设备续航。
在日常用品与健康层面,在食品包装中,MOF可作为“保鲜剂载体”,缓慢释放抗菌成分,延长水果、肉类的保质期;在医用领域,MOF能包裹药物并精准递送到病灶(如肿瘤部位),减少药物对正常细胞的伤害,提升治疗效果。
值得一提的是,本次诺贝尔化学奖获奖者之一的奥马尔·亚吉与中国有诸多联系。据北京理工大学新闻网报道,该校副校长王博师从本次的获奖者之一奥马尔·亚吉。王博立足MOF、配位聚合物薄膜材料(MOFilter),面向重大国家需求,在污染治理、绿色储能、能源气体生产与储存等领域取得了系列科研成果。
此外,奥马尔·亚吉曾在2022年1月被清华大学核能与新能源技术研究院聘任为清华大学名誉教授。据清华大学核能与新能源技术研究院官网消息,清华大学核能与新能源技术研究院近年来开展了COF/MOF材料的应用研究,取得了一些开创性的成果,例如新型拓扑结构COF储氢(J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 92.)和锂离子电池MOF隔膜(Nature Commun., 2022, 13, 172.)。国际业内顶尖教授奥马尔·亚吉的加入,将进一步拓展COF/MOF在新能源领域的应用研究。
潇湘晨报记者李楠