赢诺脉得诺奖赋能丨从约旦难民屋到诺贝尔领奖台:奥马尔·亚吉与改变世界的“分子魔法屋”

2025年 10月 22日by editor0
1、从约旦难民屋到诺贝尔领奖台
1965年的约旦安曼,一间拥挤的小屋内,十几个孩子与牛羊挤在一起取暖——这是奥马尔·亚吉记忆里的童年。父母是巴勒斯坦难民,父亲只读完六年级,母亲连自己的名字都写不出,昏暗的房间里没有电灯,更没有关于“科学”的只言片语。但谁也没想到,这个在牲畜旁长大的男孩,未来会用一种“分子魔法屋”,为人类解决缺水、污染等难题,站上诺贝尔化学奖的领奖台。
小时候的亚吉,最期待的地方是学校——那里有躲避贫困的安宁,更藏着他从未见过的世界。十岁那年,他偷偷溜进平时紧锁的学校图书馆,随手抽出一本书。翻开的瞬间,那些歪歪扭扭却充满规律的分子结构图,像一束光闯进了他的生活。“那时候完全看不懂,却觉得特别神奇,好像藏着宇宙的秘密。”多年后回忆起那一刻,亚吉仍难掩激动。15岁时,在父亲的坚持下,亚吉孤身前往美国求学。异国他乡的日子里,语言不通、经济拮据,他常常一边打零工维持生计,一边在实验室待到深夜。传统化学研究中,科学家们像“盲人摸象”——把试剂倒进容器加热,运气好才能得到想要的分子,还常伴随着一堆无用的副产品。亚吉总在想:“难道不能像搭乐高一样,精准地搭建分子结构吗?”

1992年,已是亚利桑那州立大学研究组长的亚吉,终于找到了解题的钥匙。他尝试将金属离子与有机分子结合,像用磁铁连接积木般,让它们自发形成有序的晶体。无数次失败后,1995年,他成功合成出两种二维分子材料——它们像一张张精致的网,不仅能“困住”其他分子,即便加热到350℃也不会坍塌。在《自然》杂志的论文里,亚吉第一次提出了“金属有机框架(MOF)”这个名字,从此,这种内部藏着无数“小房间”的神奇材料,有了属于自己的身份。

1999年,亚吉团队研发的MOF-5震惊了整个化学界。这种 cubic结构的材料,看似不起眼,却藏着惊人的“收纳能力”——几克MOF-5的内部表面积,竟相当于一整个足球场!这意味着它能高效吸附气体,比传统材料强数十倍。后来,他又带领团队开发出16种MOF-5变体,有的能储存大量甲烷供汽车使用,有的能在沙漠里“捕捉”空气中的水蒸气——白天晒太阳就能收集到饮用水,在干旱的亚利桑那州,这个发明让缺水地区的人们看到了希望。

如今,70岁的亚吉站在诺贝尔化学奖的领奖台上,身边是同样为MOF研究奉献一生的北川进(Susumu Kitagawa)和理查德·罗布森(Richard Robson)。罗布森最早从木质分子模型中获得灵感,提出构建分子结构的新思路;北川进则攻克了MOF的稳定性难题,让柔性MOF能像“肺”一样呼吸气体。三位科学家跨越国界的努力,让MOF材料成为解决全球问题的“利器”——它能净化水中的污染物,能捕获工厂排放的二氧化碳,还能安全储存易燃易爆的氢气。

“我曾是挤在难民屋的孩子,是科学给了我改变命运的机会。”领奖台上,亚吉的声音温和却坚定,“聪明的人在哪里都有,我们要做的,是给他们一个机会,让每一束光都能照亮世界。”

从约旦的陋室到全球的实验室,亚吉用MOF搭建的不仅是分子的“房间”,更是无数普通人通往希望的桥梁——这或许就是科学最动人的力量:它不管你来自哪里,只要心怀热爱与坚持,就能用知识为世界创造奇迹。

2、工作经历

1992年,奥马尔·M·亚吉任亚利桑那州立大学助理教授。1999年,任密西根大学教授。

2006年,任加利福尼亚大学洛杉矶分校教授;同年,获得诺贝尔化学奖提名 。

2012年,奥马尔·M·亚吉任加利福尼亚大学伯克利分校James and Neeltje Tretter讲席教授、美国劳伦斯伯克利国家实验室科学家 。曾任加利福尼亚大学伯克利分校全球科学研究所创始主任,卡弗里能源纳米科学研究所、德国巴斯夫加利福尼亚州研究联盟联合主任。

2018年,当选欧盟科学院院士、伊斯兰国家科学院(约旦)院士。

2019年,奥马尔·M·亚吉当选美国国家科学院院士。

2020年,创立Atoco公司,致力于部署金属有机框架材料(MOFs)以应对气候变化并扩大饮用水获取范围。

2022年,奥马尔·M·亚吉当选美国艺术与科学院院士、德国国家科学院院士 ;同年,任加利福尼亚大学伯克利分校巴卡尔地球数字材料研究所科学主任 。

2025年5月,奥马尔·M·亚吉获评加利福尼亚大学伯克利分校大学杰出教授;当地时间10月8日,与北川进、理查德·罗布森共同获得诺贝尔化学奖。

3、科研成就

奥马尔·M·亚吉主要从事无机、有机化合物合成‌、‌结构解析‌与‌性能调控‌研究,开创性地设计出多种新型晶态材料体系。开发出‌金属有机骨架材料(MOFs)、共价有机骨架材料(COFs)、沸石咪唑酯框架材料(ZIFs)‌等新型框架材料。这些结晶性多孔材料,由于它们的超高比表面积和原子尺度的高度确定性,不仅成为近年来化学领域的研究热门,也为世界能源与环境领域中的重大挑战,如清洁能源(氢气,甲烷)储存,二氧化碳捕捉,沙漠汲水以及非均相催化等带来了一系列全新的解决方案。提出模块化构筑策略‌,通过强化学键将分子基元定向组装为扩展结构,推动该领域被命名为‌网格化学(Reticular Chemistry)‌。该方法使新材料创制实现指数级增长,其多样性远超传统化学认知边界。
奥马尔·M·亚吉展示了一种控制大气中四种最小气体分子的新方法——这些分子对地球可持续发展影响最大,包括二氧化碳、氢气、甲烷和水。这一突破得益于其开创的化学新领域“网格化学”。该技术通过强键合作用将有机和无机单元编织成坚固的多孔晶体材料,形成金属有机骨架材料(MOFs)和共价有机骨架材料(COFs)。证明了如何利用这两类材料捕获、浓缩并调控空气中的氢气、甲烷、二氧化碳和水分子,从而为地球当前面临的清洁空气、清洁能源和清洁水等挑战提供新的解决方案。

在储氢方面,奥马尔·M·亚吉研究证明MOFs和COFs材料能在77K、100bar的压力条件下,使储罐中存储的氢气重量占比达到12%,为氢气的安全、固定式存储提供了实用解决方案。对于甲烷储存,填充MOFs的燃料罐在室温安全压力下,其甲烷存储量可达同等条件下无MOFs储罐的三倍。在二氧化碳捕获领域,证明仅需添加其研发的MOFs材料,即可在室温下将二氧化碳存储能力提升18倍。此外,经化学修饰的MOFs和COFs还能从大量燃烧气体中高效选择性捕获二氧化碳。在水资源领域,研究发现MOFs材料能从低湿度空气中主动吸附并富集水分子。

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