化學獎頒給金屬有機框架研究學者　諾委會：像是《哈利波特》妙麗的手提包

瑞典皇家科學院8日宣布，化學獎頒給日本學者北川進，英裔澳洲學者羅布森，以及約旦裔美國學者亞基。諾貝爾化學委員會指出，「金屬有機框架（MOFs）具有龐大潛力，帶來可按需客製、具新功能的材料，這在過去難以想像」。

諾委會新聞稿指出，今年的3位諾貝爾化學獎得主創造具有大空間的分子結構，使氣體和其他化學物質能夠流動，這些結構就是「金屬有機框架」，它可用於從沙漠空氣中收集水分，捕獲二氧化碳，儲存有毒氣體或催化化學反應。

什麼是金屬有機框架？簡單來說就是由金屬離子與有機分子組成的結構，經過適當排列，結構中有大量腔室，可以容納各種化學分子。

金屬有機框架可以用在吸附毒物，也可以捕捉特定物質，應用廣泛。

在3人的研究中建立的新分子結構，金屬離子作為「角石」，由以碳分子為基礎的長鏈有機分子加以連結。金屬離子與有機分子有序排列，形成含有大量腔室的晶體，這種多孔材料就稱為「金屬有機框架」。

透過改變金屬有機框架的組件，化學家可以設計出能捕捉與儲存特定物質的材料，亦可推動化學反應或導電。

諾貝爾化學獎委員會成員拉姆斯特倫（Olof Ramström表示），這些框架可比擬房屋的木質骨架，他還引用了知名小說《哈利波特》系列中妙麗格蘭傑的串珠手袋，外觀看起來很小，但內部空間極大。

在哈利波特第7集《死神的聖物》中，妙麗對她的手提包施了無形伸展咒，包包外觀和重量都沒改變，但裡頭卻能裝進大量物品。



這一切的開端可追溯至1989年。羅布森嘗試一種新的方式，利用原子的固有屬性，將帶正電的銅離子與一個四臂分子結合在一起。這個分子每一臂的末端，都帶有會可吸引銅離子的化學基團。

當這2種分子結合時，形成鍵結良好且空間寬敞的晶體，宛如一顆充滿無數腔室的「鑽石」。羅布森立即意識到這種分子結構的潛力，但當時這個新結構穩定性仍不足，易於崩塌。

1992年至2003年，北川與亞基各自做出一系列革命性發現，為羅布森建構的方法奠定堅實基礎。北川證明氣體能在這些結構中進出，並預測金屬有機框架有著靈活可變動的彈性。



亞基則創造出高度穩定的金屬有機框架，並證明它可以透過合理的設計進行修改，進而賦予更新且理想的特性。



在3位得主的突破性發現後，化學家已建構出數以萬計的不同金屬有機框架。其中一些有望幫助解決人類面臨的重大挑戰，像是應用於從水中去除全氟及多氟烷基物質（PFAS），分解環境中微量藥物殘留，捕捉二氧化碳，或自沙漠空氣中集水等。