撰文 | 李想俣

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2025年10月8日，美国加州大学伯克利分校教授奥马尔·亚吉（Omar M. Yaghi）与另外两位研究者京都大学北川进和墨尔本大学理查德·罗布森共同获得诺贝尔化学奖，以表彰他们在金属有机框架（MOF）发展方面的贡献。

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做别人不敢做的事

北京大学化学与分子工程学院助理教授季者自2014年开始在加州大学伯克利分校跟随奥马尔·亚吉攻读博士学位。他说，长期以来奥马尔都在做非常创新的事情，都在做别人不敢做的事情。

总结五年半的相处经历，季者用两个词来形容自己的博士阶段导师。“第一个词就是创新，他对学生的要求就是创新、创新、创新，要求我们绝对不能做别人已经做过的方向，不能在别人的基础上做一些小修小补的工作，而是要大胆地去探索未知的方向。我觉得他的这样创新的思维对我有很深远的影响。”季者介绍称。 

另一个词则是勤奋。季者告诉《知识分子》，Yaghi Lab（奥马尔·亚吉的实验室）大家每天见面经常说的一句话就是“Work harder.”有时候实验做不出来，奥马尔·亚吉会说，实验不work是因为你没有让它work。我们要去做更多的实验，更加地努力。 

“他自己本人也是这样的，他来自于一个巴勒斯坦的家庭，15岁的时候从约旦到了美国，吃了非常多的苦，他付出很大的努力。”季者回忆道。 

据加州大学官网，奥马尔·亚吉于1965年出生在约旦安曼,他的父母是来自巴勒斯坦的难民。他的父亲在安曼养牛并经营一家肉铺。 

在得知自己获得诺贝尔奖后，奥马尔·亚吉告诉诺奖委员会：“我在一个非常简陋的家里长大。一家十几口人住在一个非常小的房间里，还要和我们养的牛共享这个空间。”

奥马尔·亚吉小时候的家里没有电，也没有自来水，父亲只读完了六年级，母亲则完全不识字。15岁那年，父亲告诉奥马尔·亚吉必须去美国学习。他在高中毕业前的一年获得了签证，独自一人在纽约州特洛伊市安顿下来，开始他的大学教育。

由于英语水平不高，奥马尔·亚吉先在特洛伊市的哈德逊河谷社区学院学习英语、数学和科学课程，随后于1983年转学到纽约州立大学奥尔巴尼分校。他靠给杂货装袋和拖地来维持生计，完成了后续的学业。

02

化学家的游乐场

在合成化学的发展史上，化学家们最早用化学键把一些官能团拼在一起，得到了小分子。而后进一步地把分子拓展成无限延展的一维链，得到了高分子。而在二维和三维方向上，继续把分子做得越来越大，就诞生了金属有机框架（MOF）。

“金属有机框架就是把分子砌块通过配位键在三维方向上进行无限的延伸，可以得到一个网格的结构。你可以想象这个网格是一个房子，这个房子有横梁、有立柱，搭建构成了金属有机框架。如果我们把房子里的空气全部抽走，房子不会塌，会留下了很多孔道。金属有机框架里就充满着孔道，充满着让分子进行碰撞、反应的空间。”季者认为做金属有机框架是一件很酷的事情。

金属有机框架作为一种多孔材料，有着丰富的化学内涵和广阔的应用前景，已经在气体吸附，特别是二氧化碳的捕集以及水的吸附方面，为社会提供了解决挑战的全新方法。由于这样多孔的结构，使得金属有机框架获得了很大的比表面积，1克的金属有机框架粉末就蕴藏有一个足球场这么大的面积。这样的多孔材料里绝大部分的原子都是充分暴露的。 

“如果我们把自己想象成一个分子，我们现在钻到了金属有机框架的孔道里畅游。我们会看到周期性排列的金属有机框架骨架，看到在有机连接子上悬挂着非常丰富的官能团。分子就可以和这些官能团进行相互作用。”季者尝试用代入式的视角介绍金属有机框架的内部状态。

这些空腔里可以充满空气，也可以充满一些其他气体。如果金属有机框架和二氧化碳有一些特别的作用力，就可以用这样的材料去捕集二氧化碳，把空气中的二氧化碳富集到金属有机框架的孔道里。

季者介绍称，现在要发展方法把二氧化碳富集起来，但二氧化碳这样的小分子的分子间作用力很弱，也就是说非常容易待在气体里。如何把它从大气中富集到材料里，这时候金属有机框架中丰富的化学就提供了平台。研究者可以在金属有机框架中构筑没有被配位的金属位点，这些位点就可以和二氧化碳配位。此外，如果在金属有机框架的有机连接子上衔接一些氨基，这些氨基也可以和二氧化碳成键，所以化学家就可以把在分子尺度上的精准设计放大到可以无限延伸的金属有机框架的多孔网格里。而现在金属有机框架材料已经可以稳定地在空气中不断捕集二氧化碳。

另外一个应用就是金属有机框架中的孔道可以富集大气中的水。哪怕在缺水地区甚至沙漠，虽然湿度很低，但是由于空间非常大，空气也漂浮着很多水分子，可以利用金属有机框架中特别的化学作用力把这些水“抓住”。即使在很低的湿度下也可以把水富集到孔道里，接下来只需要加热或是放在太阳光下照射，这些水就可以释放出来，凝结变成人所需要的饮用水，以此解决缺水地区的水供给问题。这个方向也已经有多家公司在进行商业化，相信不久的将来能够大大缓解干旱地区的缺水问题。

金属有机框架是化学家的画板，在这里每一个原子都充分暴露，化学家可以用自己的画笔去修改这些原子，可以在上面做反应，可以实现分子之间的相互作用，它有无穷无尽的可以延展的地方。做无机化学，可以看到金属有机框架里有金属簇；做有机化学，能看到金属有机框架的连接子上面有多样的可修饰的办法；做结构化学，可以研究金属有机框架的衍射；做环境化学、材料化学，可以去开拓金属有机框架的应用。

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中国学生参与了首篇论文

诺贝尔化学奖评委、瑞典皇家科学院院士邹晓冬在《知识分子》和抖音的诺奖黄金周直播中解释到，金属有机框架是材料设计方面的重要创新，它是用金属离子或者金属离子族加上有机分子一起把连接成一个有序的带孔径的材料。在此之前，设计材料、原子合成是很没有确定性的，就像盖房子没有图纸，不知道将来盖好的房子会是什么样。

“金属有机框架的概念就是能够首先设计一张图，有金属原子和有机分子结合起来的，有一定的性能，然后再做合成，这是一个概念性的突破。而且这个概念使得我们可以调控这个孔的大小、孔的性能，包括可以合成出来各种各样、无数种可能的结构。金属有机框架像一个纳米工厂，在里面可以做反应，最重要就是它的比表面积很大，使得在工厂里可以做很多很多的工作，这就是它最关键的新概念。” 

邹晓冬还特别提到在金属有机框架发现过程中中国学者的贡献。奥马尔·亚吉最经典的两篇文章分别在1995年、1999年发表，李海连是这两篇文章的重要贡献者。“中国学生非常优秀，做出诺贝尔奖的工作，不光需要导师，也需要学生，这里也有中国人的贡献。”

季者补充了李海连与奥马尔·亚吉相识的细节。上个世纪80年代末，奥马尔·亚吉读博士期间，他的导师收到在南京召开的一次化学会议邀请，但其导师由于各种原因无法参加。奥马尔就代替导师以博士生的身份第一次到中国来交流，当时在南京大学化学系读研究生的李海连曾带他在南京四处参观游览。

李海连通过这样一次偶然的机会认识了奥马尔，后来他联系奥马尔表示想去美国读博士，奥马尔那时候刚好拿到了亚利桑那州立大学助理教授的职位，就同意了。奥马尔告诉李海连，这是一个新的实验室，我们可以做一些新的东西。之后也正是李海连按照奥马尔的想法把有机的和无机的这些分子砌块混到一起，得到了MOF-5这种闪闪发光的立方体晶体，成为了奥马尔第一篇金属有机框架文章的三位作者之一。

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“永远不要让草长到你的鞋子上”

读博期间，季者收到了一封奥马尔发给全组的邮件，说有一个空置的沙发，有没有人要？然后下面附了一张照片。季者秒回说我要，很快奥马尔就发来了短信，问你家住哪？

过了一会突然有人敲门了，季者开门一看，奥马尔带着一个沙发出现在了他家门口，“我以为他会寄过来，还有其他很多快乐的回忆，比如会请我们去他办公室喝他自己种的薄荷，” 季者分享了2014年刚刚到伯克利读博士时的故事。

季者回忆，奥马尔·亚吉对学生的科学素养的培养有非常高的要求，他不允许学生去做一些渐进性的研究，只是比之前的人往前再多走一小步，他认为这是浪费时间。他要求学生一定要去开拓新方向，做完全不一样的研究。

季者告诉《知识分子》，奥马尔·亚吉还非常注重培养学生的写作能力。“在修改论文时，奥马尔让我坐在他面前，我们拿着键盘，他说一句，我敲一句，所以在跟他反复了很多次之后，我就知道怎么写了。其实这对于老师来说是非常花时间的，他自己直接给我进行批注、修改，哪怕重写一遍都可以写得很快，但他为什么要把我叫到面前修改呢？他就是在言传身教，一字一句、一个键一个键地按下去，让我知道一篇好的科学论文是应该怎么写的，所以我非常感谢那些他办公室里度过的时光。”

此外，奥马尔经常告诉学生，文章不要写得曲高和寡，否则最后的受众就会非常窄。

季者在去美国读书前，GRE的培训机构告诉他，要背非常晦涩的词汇，句子写得简单得不了高分，一定要用从句把很复杂的句子组装到一起。

“我就带着这个写作观念去和奥马尔修改论文，被要求全部删掉。他说那些句子根本没有人看得懂，我们就要用最简单、最直接的语言让受众能够读懂，人们不会因为觉得你用了这么简单的词，就认为你的水平很低。”季者回忆道。

后来，季者逐渐体会到，把信息传递到对方大脑、进到心里，才是把影响力施加到了对方身上。当对方认可你的工作、方向，被你所感染，然后跟着你去做，或者在你的科学思想的指引下，去做他自己的新的方向，这才是最终科学家不断影响别人，影响更多的人的方式。

在季者刚开始读博时，奥马尔·亚吉告诉他，自己没有在研究之初就要做一个多孔材料或是比表面积很大的材料。

如果奥马尔抱着这个想法，可能很难发现金属有机框架。相反，他只是觉得这很有趣，把有机的和无机的这些分子砌块混到一起，结果长出了立方体的晶体，晶莹剔透。之后通过X射线解析分子结构，发现这些分子砌块像立柱和横梁那样，搭起了一个房子、一个向三维无限延伸的网格。

在季者看来，这是属于化学家的浪漫。有些科学工作的出发点当然是从解决实际问题和需求出发，但还有一些工作是从好奇心和科学之美起源的。这些研究不断地成长，水流越来越汇聚，最后找到了它的应用。

金属有机框架有非常高的比表面积，可以吸附二氧化碳、吸附水，这一切都不是原先计划好的，而源于是一位化学家对美的追求。

在季者眼中，导师奥马尔·亚吉是一个永不止步的人。即便很早就完成了对金属有机框架的发现和研究，奥马尔也从来没有停止脚步，在做出来金属有机框架之后，他又发现不需要金属离子，可以用有机连接子把另外的有机连接子连接起来，形成完全由共价键构成的网格，即共价有机结构（COF），又往前迈了一大步，而且共价有机结构可以在没有金属的情况下有更好的稳定性。

从化学发展的历程看，合成分子从零维孤立的分子到高分子的时代，一维的高分子之后又可以做成二维、三维的无限延伸、结构明确的共价有机结构。在此之后，奥马尔继续向前迈进。在季者读博士期间，奥马尔的课题组正在重点研究Weaving的结构，即把线缠绕起来构成一个网格，类似锁子甲否认机械互锁结构。如果往二维和三维方向上延伸，也可以构成网格，从最早的配位键到COF的共价键，又到了Weaving的机械互锁键，这是奥马尔在成键概念上向前的又一步。

季者告诉《知识分子》，奥马尔最近又在拥抱AI，他在利用人工智能去提升对金属有机框架结构的预测能力，指导金属有机框架合成的实验，包括做高通量的机器自动化合成。

“这是他让我非常敬佩的，因为做出金属有机框架已经很不容易了，是可以躺在功劳簿上的人。但他永远不会停下来，所以他会告诉我说，你永远不要让草长到你的鞋子上。这在英语里是一个比喻，你如果站在草地上不动，草就会长上来。”季者感慨道。