打造「金屬有機骨架」 日澳美3學者共享諾貝爾化學獎

諾貝爾獎（Nobel Prize）台灣時間8日傍晚公布2025年化學獎得主，由日本京都大學教授北川進（Susumu Kitagawa）、澳洲墨爾本大學教授羅布森（Richard Robson），以及美國加州大學柏克萊分校教授雅吉（Omar Yaghi），因「在金屬有機骨架發展上的貢獻」而共同獲得該項殊榮。

諾貝爾委員會表示，3位得獎者們創造出一種具巨大空隙的分子結構「金屬有機骨架」，讓氣體與其他化學物質能自由進出流動，這項技術已被運用於從沙漠空氣中提取水分、從水中去除污染物、分解環境中微量藥物殘留，甚至捕捉二氧化碳並儲存氫氣，可望協助人類解決重大環境與能源挑戰。

諾貝爾獎官網指出，在得獎者們設計的骨架中，由金屬離子扮演整體結構的「基石」，再透過以碳為主的長鏈有機分子彼此連結，讓由金屬離子與有機分子共同組成的晶體內部形成大量空腔，這種多孔材料便是金屬有機骨架。化學家可藉由改變金屬有機骨架的構件，設計出能捕捉或儲存特定物質的材料，金屬有機骨架也能用來促進化學反應或導電。

研究過程最初是由得獎者之一的羅布森，在1989年將帶正電的銅離子與一種「四臂」分子結合，運用原子本身的特性，形成具規則又寬敞的晶體，如同充滿無數空腔的鑽石。不過當時這種分子結構仍不穩定、容易倒塌。

北川進與雅吉則進一步為該分子結構奠定穩固基礎，兩人分別在1992年至2003年間證實氣體可進出此結構，預測金屬有機骨架具「可變形」特性，並創造和改良出極為穩定的金屬有機骨架，賦予新穎且可調控的功能。

台灣科技媒體中心邀請中央研究院化學研究所研究員兼副所長江明錫說明，金屬有機骨架的基本概念，就是將金屬作為一個節點，配體就像一根棒子，如果兩邊可以接上金屬，分子結構就會從零維變成一維；若再接上好幾個金屬和配體，整體結構就可以從線變成面，甚至是3D結構，此時分子結構內部就會形成孔洞，得以廣泛應用。

國立中央大學化學系教授謝發坤、以及國立清華大學化學系教授林嘉和等人指出，傳統的孔洞材料都是無機材料，如活性碳或分子篩，但金屬有機骨架的有機材料具有更良好的生物相容性，未來不管在醫療、工業或商業上，應用機率均高。

諾貝爾化學委員會主席林克（Heiner Linke）也表示，「金屬有機骨架潛力無窮，能量身打造具新功能的材料，並開啟前所未有的可能性。」

去（2024）年化學獎得主為研究蛋白質結構預測的美國生化科學家貝克（David Baker），以及英國AI公司Google DeepMind執行長哈薩比斯（Demis Hassabis）與研究者瓊珀（John M. Jumper）2組人馬共獲殊榮。今年6個諾貝爾獎項中，除了生醫獎、物理學獎得主已出爐，接下來將依序公布文學、和平及經濟學獎。