诺奖砸中 "分子建筑师"！这种神奇材料将改变沙漠取水、新药研发，中国正抢跑落地- 大数跨境

宁夏百晟传媒科技

2025-10-09

导读：当瑞典皇家科学院宣布 2025 年诺贝尔化学奖归属时，很多人对 "金属有机框架（MOF）" 这个名词感到陌生。

当瑞典皇家科学院宣布 2025 年诺贝尔化学奖归属时，很多人对 "金属有机框架（MOF）" 这个名词感到陌生。但只要提到它的本事 —— 在沙漠里凭空造水、把二氧化碳变成 "可回收品"、让抗癌药精准攻击病灶，你就会明白：这届诺奖藏着关乎每个人未来的大变化。

三位获奖者北川进、理查德・罗布森和奥马尔・亚吉，用 30 年时间搭建起 "纳米级建筑"，不仅为化学开辟了新空间，更给人类应对水资源短缺、气候变暖等危机提供了新工具。更关键的是，这项被预言为 "21 世纪决定性材料" 的技术，很可能率先在中国落地生根。

通俗说：MOF 是种能 "量身定制" 的 "分子海绵"

别被专业名词吓退，金属有机框架其实是种看得见原理、摸得着价值的神奇材料。上海科技大学章跃标教授的解释很形象：把它想象成纳米级的建筑—— 金属离子当 "钢筋"，有机分子做 "水泥"，共同搭出布满空腔的晶体结构。

这种 "建筑" 的神奇之处藏在细节里：

空间大得惊人：1 克 MOF 展开的内表面积能覆盖一个足球场，这些密密麻麻的空腔就像无数个微型 "收纳格"；

selectivity 极强：通过更换 "钢筋水泥" 的材质，化学家能让它只吸附特定物质 —— 比如只抓二氧化碳，放过其他气体；只收水中污染物，留下干净水源；

稳定性靠谱：奥马尔・亚吉发明的经典MOF-5材料，在300℃高温下都不会坍塌，解决了早期材料 "一用就坏" 的难题。

更传奇的是它的诞生故事：1989 年，理查德・罗布森在备课时摆弄分子模型，突然想到用原子成键特性搭建 "大分子建筑"，这个看似偶然的灵感，后来被评审质疑 "无用"，却在 30 年后摘得诺奖。而日本科学家北川进秉持 "发掘无用之物价值" 的理念，证明了气体能在 MOF 中自由进出，就像材料在 "呼吸"。

关乎民生：3 个场景正在改写未来生活

MOF 不是实验室里的 "花瓶材料"，它的应用已经从理论走向现实，在水资源、环保、医疗等领域撕开了突破口。

1. 沙漠里的 "造水机"：每千克每天产 1 升纯净水

在缺水的沙漠地区，MOF 正在创造 "点气成水" 的奇迹。奥马尔・亚吉的团队在亚利桑那沙漠做过试验：MOF 材料能在夜间吸附空气中的水蒸气，白天被阳光加热后就释放出液态水，整个过程不用电，完全靠自然能量驱动。

目前的技术已经能实现每千克 MOF 每天产水超 1 升，而且水质达到饮用标准。这意味着未来在塔克拉玛干、撒哈拉等沙漠地区，只要部署 MOF 装置，就能解决居民的基本饮水需求，再也不用依赖远距离输水。

2. 给地球 "减碳"：让捕碳成本降七成

气候变暖的核心难题之一是二氧化碳捕获，而 MOF 能成为高效 "碳清洁工"。诺贝尔化学委员会评委邹晓冬透露，传统碳捕获的分离成本占总成本的 70%，而 MOF 材料能精准吸附废气中的二氧化碳，大幅降低成本。

加拿大一家工厂已经在测试 MOF 材料 CALF-20，它在室温下能吸附自身重量 18% 的二氧化碳，就算在潮湿环境中也能正常工作。如果未来在火电、钢铁等重污染企业普及，将为 "双碳" 目标提供关键技术支撑。

3. 治病更精准：抗癌药副作用或大幅降低

在医疗领域，MOF 成了 "药物快递员"。它的空腔能像装快递一样封装药物分子，通过调整结构设计，实现 "精准投递"—— 比如只在肿瘤部位释放药物，避免损伤健康细胞。

比如治疗癌症的甲氨蝶呤，用 MOF 载体输送时，能通过缓释作用保持血液中药物的有效浓度，减少服药次数和副作用；还有科学家用 MOF 运载胰岛素，为糖尿病患者提供了新的给药方案。未来，这款 "纳米药盒" 可能让抗癌、降糖等治疗更安全。

中国机会：为什么说这项技术会先在中国落地？

这次诺奖成果还有个值得国人关注的点：全球 MOF 的商业化浪潮中，中国正处于领跑梯队。

上海科技大学章跃标教授的判断很有底气："中国有超大市场基础，又坚定投入绿色科技，MOF 技术最可能先在这里落地"。目前国内已有超过 100 个实验室在研究 MOF，从基础材料到应用技术形成了完整链条。

在产业端，MOF 的规模化生产障碍正在被突破。过去有人担心 MOF 成本高，但研究者发现用廉价有机配体和绿色工艺，能大幅降低生产成本。重庆大学李存璞教授还指出，MOF 衍生的碳材料在储能领域优势明显，能让电池更安全、容量更大，这正好契合国内新能源产业的发展需求。

更关键的是，MOF 的应用场景与中国的发展需求高度匹配：既要应对碳中和压力，又要解决部分地区水资源短缺问题，还要推动医药创新 —— 这些都为 MOF 技术提供了 "用武之地"。

背后启示：被嫌弃的 "无用研究" 藏着大价值

回顾 MOF 的 30 年发展，最动人的不是技术突破本身，而是科学探索的真谛。北川进在申请科研经费时，曾因研究 "缺乏实质意义" 被拒绝，但他坚信 "无用之物终将显现价值"，这种理念恰好印证了庄子的智慧。

奥马尔・亚吉的科研生涯也充满坚持，他从 1995 年提出 MOF 概念，到 2003 年奠定理论基础，再到如今看到技术落地，用了近 30 年时间。他常对学生说 "Work Harder，有梦想尽快实现"，这种执着正是科学进步的密码。

如今，全球已经有 88000 多种 MOF 被设计出来，它们在电子工业储存有毒气体、水体净化去除 "永久污染物"PFAS、水果保鲜延缓成熟等场景中发挥作用。就像诺贝尔化学委员会主席海纳・林克说的，MOF 为定制化材料带来了前所未有的可能，它的价值还在不断释放。

从沙漠取水到精准治病，从地球减碳到产业升级，这届诺奖告诉我们：真正改变世界的科学，往往始于一次跨界的灵感、一段不被理解的坚持。而当 "分子建筑师" 们的蓝图照进现实，我们每个人的生活都将变得更美好。

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