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三位獲獎?wù)唛_發(fā)了一種新的分子結(jié)構(gòu)形式——具有超大空間的分子結(jié)構(gòu),氣體及其他化學(xué)物質(zhì)可在這些空間中流動。這類多孔材料稱為金屬有機(jī)框架材料(MOF)。通過改變MOF中使用的構(gòu)建模塊,化學(xué)家可以設(shè)計(jì)它們來捕獲和儲存特定物質(zhì)。MOF還可以驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)或傳導(dǎo)電流。
諾貝爾化學(xué)獎委員會主席海納·林克表示,金屬有機(jī)框架具有巨大的潛力,為定制具有新功能的材料帶來了以前無法預(yù)見的機(jī)會。
1989年,理查德·羅布森嘗試以一種新的方式利用原子的固有特性。他將帶正電荷的銅離子與“四臂狀”分子結(jié)合:該分子的每個“臂端”都帶有一個對銅離子具有吸引力的化學(xué)基團(tuán)。 二者結(jié)合后發(fā)生鍵合,形成了結(jié)構(gòu)規(guī)整、內(nèi)部空曠的晶體,宛如一顆布滿無數(shù)空腔的鉆石。
羅布森立即認(rèn)識到該分子結(jié)構(gòu)的潛力,但這種結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,容易坍塌。北川進(jìn)和奧馬爾·亞吉為這種構(gòu)建方法提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ):1992年至2003年間,他們分別取得了一系列革命性的發(fā)現(xiàn)。北川進(jìn)證明氣體可以在這些結(jié)構(gòu)中自由進(jìn)出,并預(yù)測金屬有機(jī)框架材料可被設(shè)計(jì)為柔性材料;亞吉則制造出了一種非常穩(wěn)定的金屬有機(jī)框架材料,并證明可以通過合理設(shè)計(jì)對其進(jìn)行改造,賦予其新的理想特性。
在獲獎?wù)呷〉瞄_創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)之后,化學(xué)家們已經(jīng)制造了數(shù)以萬計(jì)的不同MOF。其中一些可能有助于解決人類面臨的一些最大挑戰(zhàn),包括從水中分離 PFAS、分解環(huán)境中的微量藥物、捕獲二氧化碳或從沙漠空氣中收集水。
據(jù)悉,獲獎?wù)邔⑵椒?100萬瑞典克朗(約合836萬元人民幣)獎金。