三人因分子结构研究荣获诺贝尔化学奖

三人因分子结构研究荣获诺贝尔化学奖


2025年诺贝尔化学奖获奖者公布。 图片来源:jonathan nackstrand/Agence France-Presse/Getty Images

Gareth Vipers、Brianna Abbott

翻译:ChatGPT 5-thinking

(4—5 分钟)

Susumu Kitagawa、Richard Robson 和 Omar M. Yaghi 因开发一种被称为金属有机框架(metal-organic frameworks,MOF)的新型分子架构而荣获诺贝尔化学奖。该类材料可用于从沙漠空气中收集水、捕获二氧化碳、储存有毒气体,或催化化学反应。

这种结构由金属离子与碳基连接体相连,形成具有大量孔隙的框架,几乎像房屋中的一个个房间,允许其他分子自由进出。它们能够捕获并释放气体、水或其他物质。通过改变其组成部分的尺寸或形状,可以构建数量几乎无穷的新型框架。

“想象一下,化学的工具可以被用来创造具有前所未有性质的全新材料,”诺贝尔化学委员会主席 Heiner Linke 周三表示,“今年的获奖者正是做到了这一点。”

他补充说:“少量这种材料几乎就像《哈利·波特》中赫敏的手袋;在微小体积里可以储存海量气体。”

获奖者的开创性发现帮助化学家构建了成千上万种不同的金属有机框架(MOF)。诺奖委员会称,这些材料有望助力解决人类面临的一些重大挑战,其应用包括从水中分离所谓的“永久化学品”、分解环境中的微量药物残留,或用于碳捕集。

“应用将是无穷无尽的,”诺贝尔委员会成员、医学生物化学教授 Andrei Chabes 说,“一开始没有人相信这个想法。没人认为这些结构能保持稳定。”

Robson 早在 1989 年就开始探索分子构筑,以全新方式使用原子,构建出有序而孔隙宽大的晶体。尽管这一发现潜力巨大,Robson 发现其新产物并不稳定,容易坍塌。

1992 年至 2003 年间,Kitagawa 和 Yaghi 为 Robson 的构筑方法奠定了更坚实的基础。Kitagawa 证明气体可以进出这些结构,并预言 MOF 可以被设计成可柔性变化;Yaghi 则创造出高度稳定的 MOF,并展示其可被改性,从而赋予材料新的、理想的性质。

Kitagawa 就职于日本京都大学,Robson 任职于墨尔本大学,Yaghi 就职于加州大学伯克利分校。

三人将分享 1100 万瑞典克朗(约合 120 万美元)的奖金。

去年的诺贝尔化学奖授予了一组破解蛋白质“密码”的研究者——蛋白质是生命的关键构件之一。David Baker、John Jumper 和 Demis Hassabis 的工作让研究人员对人体生物学有了新的认识,并有望改变药物研发。

Jumper 和 Hassabis(均在伦敦的 Google DeepMind)设计了人工智能平台 AlphaFold,能够在几分钟内准确预测蛋白质结构。这一突破帮助研究者更好地理解抗生素耐药性,并使他们得以绘制可分解塑料的酶的结构图像。

来自西雅图华盛顿大学的生物化学家 Baker 开发了计算工具,使科学家能够从零设计新蛋白质。他的团队已设计出可用于药物、疫苗、纳米材料和微型传感器的蛋白质。

诺贝尔化学奖由位于斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院颁发。

联系作者:gareth.vipers@wsj.com(Gareth Vipers)与 brianna.abbott@wsj.com(Brianna Abbott)。


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