10月8日，日本京都大學(xué)的北川進(jìn)、澳大利亞墨爾本大學(xué)的理查德·羅布森和美國加州大學(xué)伯克利分校的奧馬爾·亞基因“金屬有機(jī)框架（MOF）研發(fā)”而共同獲獎(jiǎng)。幾克材料的內(nèi)部表面積相當(dāng)于一個(gè)足球場，可以從沙漠空氣中提取水，還能從空氣中捕獲二氧化碳。諾貝爾化學(xué)委員會(huì)主席海納·林克表示，金屬有機(jī)框架具有巨大潛力，為開發(fā)具有新功能的定制材料帶來了前所未有的機(jī)會(huì)。

自1995年MOF概念正式提出以來，全球已有數(shù)萬個(gè)研究組投身這一領(lǐng)域，已開發(fā)出成千上萬種MOF。其應(yīng)用包括去除水體中的“永久性污染物”、分解環(huán)境中的微量藥物，在極端干旱地區(qū)從空氣中提取可飲用水等。瑞典皇家科學(xué)院指出，三位獲獎(jiǎng)?wù)叩陌l(fā)現(xiàn)“為人類應(yīng)對21世紀(jì)的重大科學(xué)與環(huán)境挑戰(zhàn)提供了新的工具”。

用通俗的話來解釋MOF，它是一種用金屬和有機(jī)分子共同搭建的“房間”，不僅“房間”大小可以精確設(shè)計(jì)，從原子尺度到幾十納米，連“房間”內(nèi)的環(huán)境“裝修”也能根據(jù)需求度身定制。當(dāng)這些房間連成一片、形成孔道，就能實(shí)現(xiàn)各種各樣的應(yīng)用，比如儲氫、分離氣體，甚至精細(xì)催化。

早在上世紀(jì)五六十年代，化學(xué)家就提出了配位聚合物的概念。直到1989年，羅布森在指導(dǎo)學(xué)生做分子模型時(shí)，產(chǎn)生了靈感：能否用原子和有機(jī)分子“棒”來搭建一個(gè)類似鉆石的晶體“分子籠”？由此，他合成出了一個(gè)空間有序、寬敞且能進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改的晶體“分子籠”。雖然這個(gè)分子結(jié)構(gòu)還不太穩(wěn)定，但北川進(jìn)和亞基在1992年至2003年間分別取得了一系列革命性發(fā)現(xiàn)，為“加固”這類分子結(jié)構(gòu)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1992年，北川進(jìn)展示了一種二維材料，空腔中可隱藏丙酮分子。盡管看起來沒啥用，卻提示了一種構(gòu)建分子的新思維方式。1997年，他的研究小組創(chuàng)制出了由開放通道交叉的三維金屬有機(jī)框架，這些材料既穩(wěn)定又有功能。

同年，亞基在美國亞利桑那州立大學(xué)開始以“使用理性設(shè)計(jì)將不同化學(xué)成分連接起來”為目標(biāo)，尋找更有控制性的材料構(gòu)建方法。1995年，他在《自然》雜志上發(fā)表論文，正式提出MOF的基本概念。1999年，他展示了MOF-5，掀起了第一次MOF研究熱潮。這是一種異常寬敞和穩(wěn)定的分子構(gòu)造，即使在空的狀態(tài)下，也可被加熱到300℃而不會(huì)坍塌。幾克MOF-5就能容納一個(gè)足球場大的面積，這意味著它可以比沸石吸收更多的氣體。

MOF的誕生與發(fā)展使材料開發(fā)告別了“試錯(cuò)式合成”的時(shí)代，就好像蓋樓前可以畫設(shè)計(jì)圖，材料也可以被精確計(jì)算和設(shè)計(jì)。后來，亞基又首創(chuàng)了“網(wǎng)格化學(xué)”的概念，以大型分子或拓展型結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，不僅提供了在分子層次之上控制物質(zhì)的手段，還提供了可進(jìn)一步操控分子的空曠空間。

目前，王博的實(shí)驗(yàn)室還在嘗試將MOF用于分子仿生框架，開發(fā)仿生離子通道，如果可以做出薄膜，其傳輸效率將大幅提高，有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)級應(yīng)用。

得知導(dǎo)師得獎(jiǎng)，王博第一時(shí)間給亞基發(fā)了祝賀郵件。亞基是一位純粹的科學(xué)家，至今未婚，人生的全部熱情與樂趣就在于化學(xué)。出生于約旦的亞基，從小與許多兄弟姐妹擠在一個(gè)單間，沒有電，也沒有自來水。10歲時(shí)，他偷偷溜進(jìn)通常鎖著的學(xué)校圖書館，隨機(jī)抽了一本書，打開書時(shí)，他被那些看不懂但迷人的圖片所吸引——這是他第一次接觸分子結(jié)構(gòu)。

11歲來到美國時(shí)，亞基甚至英語也不太流利，可15歲時(shí)他已經(jīng)順利進(jìn)入大學(xué)，24歲就拿到了博士學(xué)位。平時(shí)他幾乎沒有什么社交和娛樂，每天6點(diǎn)多就到辦公室開始工作。有一次，亞基與王博討論一篇論文到深夜，凌晨1點(diǎn)有了好主意，立刻打電話叫王博來辦公室繼續(xù)討論。

北川進(jìn)和亞基很早就開始合作，而且都很喜歡中國。他們經(jīng)常來中國訪學(xué)，亞基的實(shí)驗(yàn)室有很多中國學(xué)生，他認(rèn)為中國學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)，富有創(chuàng)造力，他的實(shí)驗(yàn)室有不少重要MOF分子都出自中國學(xué)生之手。今年5月到7月，亞基兩次來中國進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。實(shí)際上，中國學(xué)者在MOF的理論和應(yīng)用研究領(lǐng)域都作出了杰出貢獻(xiàn)。