諾貝爾化學獎出爐！三學者「金屬有機架構」研究「為化學創造空間」，可望用於沙漠取水、捕捉二氧化碳

鄭鴻達

圖片 瑞典皇家科學院提供 提供

2025年諾貝爾化學獎得主揭曉，今年獎項由日本京都大學的北川進（Susumu Kitagawa）、澳洲墨爾本大學的理查．羅布森（Richard Robson）以及美國加州大學柏克萊分校的奧瑪．雅吉（Omar M. Yaghi）榮膺。 此次由三位學者共同獲得諾貝爾化學獎的殊榮，以表彰其在「金屬有機架構」（Metal-Organic Frameworks, MOF）發展的貢獻，三人將共享1100萬瑞典克朗（約合新台幣3200萬元）的獎金。

2025諾貝爾化學獎得主揭曉　金屬有機架構研究者獲殊榮

瑞典皇家科學院在台北時間周三傍晚公布今年的諾貝爾化學獎得主名單，並表示三位得主的「分子建築」為化學創造了「空間」。

瑞典皇家科學院指出，2025年諾貝爾化學獎得主們，成功創造出一種具備巨大空間的分子結構，氣體與其他化學物質可自由流通其中。這些結構稱為金屬有機架構（MOF），能夠用來從沙漠空氣中收集水分、捕捉二氧化碳、儲存有毒氣體，或催化化學反應。

他們的「分子建築」　為化學創造了「空間」

北川進、理查．羅布森與奧瑪．雅吉三人因此榮獲2025年諾貝爾化學獎，他們共同開創了一種全新的分子建築形式。在這種結構中，金屬離子作為「基石」，透過長鏈的有機（以碳為基）分子連結起來。金屬離子與有機分子共同組成一種具有巨大空腔的結晶，這些多孔性材料被稱為金屬有機架構（MOF）。

藉由改變MOF的「組件」，化學家能設計出能捕捉或儲存特定物質的材料。MOF也能用來驅動化學反應，甚至導電。

瑞典皇家科學院諾貝爾化學委員會主席海納．林克（Heiner Linke）表示，金屬有機架構擁有巨大的潛能，開啟了過去難以想像的機會，讓人能打造出具備新功能的客製化材料」。

起點：1989年的一場靈感實驗

這一切起源自1989年，當時理查．羅布森嘗試以全新的方式運用原子的內在特性，他將帶正電的銅離子與一種四臂有機分子結合；該分子每一臂的末端都帶有一個能與銅離子結合的化學基團。當兩者結合後，產生了一種排列有序、空間寬廣的結晶結構，如同一顆內部充滿無數空腔的鑽石。

當時羅布森立即意識到這種分子結構的潛力，但其穩定性不足，容易崩解。之後，北川進與奧瑪．雅吉分別在1992年至2003年間，為這種建構方式奠定了堅實基礎，並相繼取得革命性的發現。

北川證明了氣體能在這種結構中自由進出，並預測MOF可設計為具彈性結構；雅吉則製造出極為穩定的MOF，並展示它可透過理性設計進行修改，使其具備新的、理想的性質。

從基礎研究到改變世界的潛能　可望用於捕捉CO2、沙漠取水

在三位得主的開創性發現之後，全球化學家已經合成了數以萬計不同種類的MOF。其中部分材料有望協助解決人類當前面臨的重大挑戰，例如：從水中分離永久性化學物質（PFAS）、分解環境中微量藥物殘留物、捕捉二氧化碳以減緩氣候變遷，或在沙漠空氣中收集水分。

根據瑞典皇家科學院提供資料，北川進於1951年生於日本京都，在1979年獲京都大學博士學位，現為京都大學教授；理查．羅布森則在1937年生於英國格盧斯本（Glusburn），於1962年獲牛津大學博士學位，現為澳洲墨爾本大學教授。

奧瑪．雅吉在1965年生於約旦安曼，在1990年獲美國伊利諾大學香檳分校博士學位，現為美國加州大學柏克萊分校教授。

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