當地時間10月8日,瑞典皇家科學院決定將2025年諾貝爾化學獎授予日本科學家北川進(Susumu Kitagawa)、英國科學家理查德·羅布森 (Richard Robson) 以及美國科學家奧馬爾·M·亞吉 (Omar M. Yaghi) 。評委的聲明寫道:“通過金屬有機框架的開發,獲獎者為化學工作者面臨的一些挑戰提供了新的機遇。”獎金1100萬元瑞典克朗(約11萬5400美元)由3人均分。
綜合媒體報道,今年的諾貝爾化學獎授予日本京都大學教授北川進、現為澳大利亞墨爾本大學教授的英國人理查德·羅布森和美國加州大學伯克利分校教授奧馬爾·亞吉三位科學家。
諾獎委員會說明,今年三位化學獎得主成功製造出能夠自由分離與儲存二氧化碳(CO₂)等氣體的多孔配位聚合物(PCP),PCP也稱為金屬有機骨架(Metal Organic Framework,MOF)。MOF特殊之處在於內部擁有大量微小空間,讓氣體與其他化學物質能在其中流動。
這項技術為化學應用開啟全新可能,MOF可用於從沙漠空氣中萃取水分、捕捉二氧化碳、儲存有毒氣體,或加速化學反應。MOF分子結構像是“有房間的建築物”,俗稱“金屬架構奈米海綿”,有大量細小孔洞,為未來能源與環境科技帶來革命性潛力。MOF做出的金屬泡棉可以吸附大量的高活性氣體,比如氫氣;捕捉二氧化碳的應用有利於解決氣候變遷難題。
諾貝爾獎委員會指出,三人在金屬有機骨架研究成果應獲表彰,他們創造了大量微小空間分子結構,並發現氣體和其他化學物質可在其中流動,為能源、環境與材料科學帶來全新應用前景。
諾貝爾化學獎委員會成員奧洛夫·拉姆斯特倫(Olof Ramstrom)提及MOF這種材料時給了通俗比喻:“這種材料只要一點點,幾乎就像電影《哈利波特》妙麗的手提包一樣,小小體積能儲存大量氣體。”
報道說,1989年羅伯森首次以全新方式運用原子的特性,將帶正電的銅離子與一種四臂分子(four-arm molecular)結合。該分子每個末端都含有能與銅離子相吸的化學基團,兩者結合後形成一種結構嚴整、內部空間廣闊的晶體,宛如鑽石分子建築,內部充滿無數微小空洞。羅伯森當時意識到這項結構的潛力,但結構不穩定容易崩塌。之後,北川與亞基在1992年至2003年分別提出關鍵改進,使建構方式穩定發展。
北川證實,氣體能自由進出這種結構,並預測MOF具備彈性可變形。亞基成功製造出極為穩定的MOF,透過“理性設計”(rational design)調整結構,賦予其多種可控的新功能。他們的研究不僅改變了化學結構設計的方式,也為能源、環境與材料科學帶來了全新的應用前景,例如儲能、綠能領域必不能少的電池等設備。
北川進1951年生於日本京都,現任京都大學副校長兼特聘教授。羅伯森1937年生於英國北約克郡的小村莊格盧斯本(Glusburn),現任澳洲墨爾本大學教授。亞吉1965年生於約旦首都安曼,現任美國加州大學柏克萊分校教授。
據報道,得主公布後,北川進在電話連線受訪時對於獲獎深感榮幸,“我的夢想是捕捉空氣,分離成二氧化碳、氧氣、水等物質,運用再生能源技術轉化為有用的材料”。他說,“我總是告訴學生,在化學和科學領域,‘挑戰’非常重要”,以此鼓舞年輕後進。
資料顯示:諾貝爾獎已經歷了百年歷史,始於1901年,經由瑞典發明家、商人阿爾弗雷德·諾貝爾(Alfred Nobel)的遺囑而設立,其宗旨是表彰在科學、文學和和平領域取得的傑出成就,堪稱世界上最負盛名的科學獎項。諾貝爾獎每年頒發,只在兩次世界大戰期間曾中斷過。經濟學獎是後來新增的,由瑞典中央銀行資助。
“化學是阿爾弗雷德·諾貝爾自身工作中最重要的科學。他的發明以及他採用的工業流程都是基於化學知識。化學是諾貝爾遺囑中提到的第二個獲獎領域。”諾貝爾獎官網上對化學獎的介紹,足以看出該獎項的重要地位。
自1901年以來,諾貝爾化學獎共頒發了116次。以下是近10年來獲獎者名單及其主要成就:
2024年:美國生物化學家大衛·貝克(David Baker)、英國電腦科學家戴米斯·哈薩比斯(Demis Hassabis)和美國出生的英國科學家約翰·M·瓊珀(John M. Jumper)共同獲獎,以表彰其在蛋白質設計和蛋白質結構預測領域作出的貢獻。
2023年:由美國麻省理工學院教授蒙吉·巴文迪 (Moungi G. Bawendi)、美國哥倫比亞大學教授路易斯·布魯斯 (Louis E. Brus) 和美國納米晶體技術公司前首席科學家阿列克謝·葉基莫夫 (Alexei Ekimov),因在發現和合成量子點(quantum dots)方面所作出的貢獻而獲獎。
2022年:美國化學家卡羅琳·貝爾托齊(Carolyn R. Bertozzi)、丹麥化學家莫滕·梅爾達爾(Morten Meldal)和美國化學家卡爾·巴里·沙普利斯 (K. Barry Sharpless),因在點擊化學和生物正交化學方面所做出的貢獻獲獎。
2021年:美國科學家戴維·麥克米倫 (David MacMillan) 和德國科學家本亞明·李斯特 (Benjamin List) “在不對稱有機催化研究方面的進展” 被授予諾貝爾化學獎。
2020年:法國微生物學家愛瑪紐埃爾·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和美國科學家珍妮弗·杜德納(Jennifer A. Doudna)獲獎,以表彰她們在基因編輯技術方面的貢獻。
2019年:美國固體物理學家約翰·B·古迪納夫、美國賓漢姆頓大學教授斯坦利·惠廷厄姆(M. Stanley Whittingham)和日本化學家吉野彰(Akira Yoshino),因在鋰電池研發領域做出的貢獻分享諾獎。
2018年:諾貝爾化學獎授予美國科學家弗朗西斯·阿諾德(Frances H. Arnold)、美國科學家喬治·史密斯(George P. Smith)和英國科學家格雷戈里·溫特利(Gregory P. Winter),以表彰他們在酶的定向演化,以及用於多肽和抗體的噬菌體展示技術方面取得的成果。
2017年:美國哥倫比亞大學教授約阿希姆·弗蘭克(Joachim Frank),理查德·亨德森(Richard Henderson),瑞士洛桑大學教授雅克·杜博歇(Jacques Dubochet)發展了冷凍電子顯微鏡技術,以很高的分辨率確定了溶液里的生物分子結構。
2016年:法國斯特拉斯堡大學教授讓-皮埃爾·索維奇(Jean-Pierre Sauvage)、美國伊利諾伊州埃文斯頓市西北大學的蘇格蘭裔化學家弗雷澤·斯托達特(J. Fraser Stoddart)和荷蘭格羅寧根大學教授伯納德·費林加(Bernard L. Feringa)三位科學家因 “設計和合成分子機器” 獲獎。
2015年: 2015年諾貝爾化學獎授予瑞典科學家托馬斯·林達爾(Tomas Lindahl)、美國科學家保羅·莫德里克(Paul Modrich)和擁有美國、土耳其國籍的科學家阿齊茲·桑賈爾(Aziz Sancar),以表彰他們在基因修復機理研究方面所作的貢獻。
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