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2025 年 10 月 8 日北京時間 17 時 45 分許，瑞典皇家科學院決定將 2025 年諾貝爾化學獎授予北川進（Susumu Kitagawa）、理查德·羅布森（Richard Robson）以及奧馬爾·M.亞吉（Omar M. Yaghi）三位科學家，以表彰其在金屬有機框架開發領域的貢獻。他們創造的結構——金屬有機框架（metal-organic frameworks，MOF）——包含巨大的孔穴，分子可以在其中進出。研究人員已利用它們從沙漠空氣中收集水分、提取水中的污染物、捕獲二氧化碳，以及儲存氫氣。

MOF：一間迷人且極其寬敞的“單間公寓”

諾獎揭曉，金屬有機框架（MOF）站在了聚光燈下。諾貝爾官方用一個比喻來形容它：一間迷人且極其寬敞的“單間公寓”。金屬有機框架材料具有非凡的實用性，這類材料的結構專門用于捕獲二氧化碳、從水中分離全氟烷基物質（PFAS）、在人體內遞送藥物或處理劇毒氣體。有些材料則能吸附水果釋放的乙烯氣體，從而延緩其成熟過程；還有一些能包裹住可分解環境中抗生素殘留的酶。目前化學家們已經能夠設計出數以萬計的不同 MOF 材料，從而推動了眾多嶄新的化學奇跡的誕生。

? Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

“金屬有機框架具有巨大的潛力，為實現具有新功能的定制化材料帶來了前所未有的機遇。”諾貝爾化學委員會主席海納·林克說。

奧馬爾·M.亞吉（Omar M. Yaghi）與他的 MOF 探索之旅

奧馬爾·M.亞吉 (Omar M. Yaghi)，1965 年出生于約旦安曼。1990 年于美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校獲博士學位。他曾歷任美國亞利桑那州立大學助理教授、密歇根大學和加利福尼亞大學洛杉磯分校教授，2012 年轉至加利福尼亞大學伯克利分校，現任 James 和 Neeltje Tretter 化學教授。他是伯克利全球科學研究所的創始所長。亞吉開創了網狀化學領域，涉及通過強鍵將分子構建塊縫合在一起以形成開放的框架。他最知名的工作是 MOF 的設計、合成、應用和普及。

1999 年，亞吉向世界展示了 MOF-5，從而在金屬有機框架的發展中樹立了下一個里程碑。這種材料的立方空間內隱藏著巨大的表面積。幾克 MOF-5 的表面積相當于一個足球場，這意味著它可以比沸石吸收更多的氣體。

奧馬爾·亞吉在 2002 年和 2003 年為金屬有機框架的基底砌上了最后的磚石。他展示了以合理的方式修飾和改變 MOF，賦予它們不同性質的可能性。他其中一項工作是制造了 16 種 MOF-5 的變體，其孔穴比原始材料更大或更小。此后，金屬有機框架席卷了世界。

亞吉教授工作中的 Micromeritics 身影

在多孔材料與框架化學的前沿研究中，精準表征材料的比表面積、孔徑分布與氣體吸附性能，是推動材料設計與應用突破的關鍵。我們有幸在亞吉教授及其團隊的多項開創性工作中見到了 Micromeritics 不同型號的比表面與孔徑分析儀的身影。其使用麥克產品評估合成的共價有機框架與金屬有機框架材料的性能，為材料的結構驗證與功能開發提供了堅實的數據支撐。

在發表于 Nature Chemistry 的研究中，亞吉教授團隊使用了 Micromeritics ASAP 2020 對 COF-10、COF-102 等材料進行了氨氣吸附測試，揭示了其卓越的氨氣捕獲能力與循環穩定性。該儀器在 77K 下完成 N? 吸附分析，精確計算出材料孔道比表面積，并結合 NLDFT 模型分析孔徑分布，為理解 COF 材料在不同氣體環境下的吸附行為提供了關鍵依據。

*DOI: 10.1038/nchem.548 論文部分內容節選

在另一項發表于 Science 的關于高配位共價有機框架的研究中，亞吉團隊使用 Micromeritics 3Flex 與 ASAP 2420 測定了 BP-COF 系列材料在 77K 和 87K 下對 N?、Ar、H? 和 CO? 的吸附等溫線，并結合 DFT 理論模型精確解析其孔徑結構與比表面積。這些數據不僅驗證了理論模擬的結構模型，也為后續探索其在氫氣儲存、二氧化碳捕集等能源與環境應用奠定了基礎。

*DOI: 10.1126/science.abd6406 論文部分內容節選

此外，在 Nature Water 報道的 MOF-303 基大氣水收集器研究中，亞吉研究團隊同樣借助 Micromeritics ASAP 2420 對 MOF-303 及其復合顆粒進行了 N? 吸附分析，確認其高比表面積與多孔結構，為理解其高效吸水-釋水機制提供了關鍵結構參數。

論文部分內容節選

Micromeritics 的全線產品以其高精度、多功能與可靠性，成為亞吉教授極其團隊在開發新型多孔材料過程中不可或缺的工具。從氣體吸附到水蒸氣捕獲，從結構表征到性能優化，這些儀器為其在能源、環境與水資源等領域的重大突破提供了堅實的實驗保障，是推動框架化學從實驗室走向實際應用的“數據引擎”。