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三位科学家斩获诺奖:MOFs材料突破储氢瓶颈,氢能未来触手可及

时间:2025-10-11 01:02:38来源:快讯编辑:快讯

2025年10月8日,瑞典皇家科学院宣布将诺贝尔化学奖授予北川进、理查德·罗布森和奥马尔·M·亚吉三位科学家,以表彰他们在金属有机骨架材料(MOFs)领域的突破性贡献。这项价值1100万瑞典克朗(约合836万元人民币)的奖项,由三位研究者平分,标志着材料科学领域的一次重要里程碑。

MOFs是一种由金属离子与有机配体构成的多孔晶体材料,其独特之处在于超高的比表面积和可调节的孔径结构。这种特性使其在气体存储、催化反应和药物传输等领域展现出巨大潜力。实验数据显示,特定条件下MOFs可存储相当于自身重量10%的氢气,是传统储氢材料的3倍以上。这种性能优势源于其精密设计的孔道结构——金属节点与有机配体通过精确组合,形成类似微型仓库的纳米级空间,能够高效捕获并固定氢分子。

三位获奖者的贡献各具特色:北川进推动了MOFs结构多样性的研究,罗布森开创了新型合成方法,而亚吉提出的"有机配体-金属节点"设计理念则彻底改变了材料研发模式。这种跨学科合作将无机化学与有机化学深度融合,使材料设计从经验驱动转向理性设计。2003年亚吉团队发表的首篇MOFs开创性论文,为该领域奠定了理论基础,但直到2020年储氢应用才取得实质性突破。

尽管MOFs展现出革命性潜力,其商业化进程仍面临重大挑战。2010年美国能源部资助的储氢项目因成本过高被迫终止,暴露出MOFs生产成本比传统材料高3倍、稳定性不足等问题。当前实验室条件下的10%储氢密度尚无法满足汽车工业要求的15%商业化标准。对比丰田氢燃料电池汽车500公里续航的现有方案,其储氢系统仍依赖高压容器技术,MOFs的产业化道路依然漫长。

诺奖委员会的此次选择具有特殊意义。MOFs研究在1990年代尚属小众领域,2000年代初才形成系统理论。这种"厚积薄发"的获奖模式,延续了诺贝尔奖重视长期影响力的传统。三位科学家的工作不仅创造了新型材料,更开创了跨学科研究范式——通过精准调控分子结构实现特定功能,这种设计理念正在重塑材料科学的发展轨迹。

在碳中和成为全球共识的背景下,MOFs在氢能源存储和碳捕获领域的应用前景备受关注。虽然当前成本和稳定性问题限制了其大规模应用,但这种晶体材料已展现出改变能源格局的潜力。正如评奖委员会指出的:"这不是简单的材料改进,而是为能源革命提供了关键工具。"当全球为能源转型焦虑时,三位科学家的研究为氢气经济提供了切实可行的技术路径。

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