一通来自瑞典的电话接通时,奥马尔·亚吉正在机场转机,周遭行色匆匆的旅客无人意识到,这位穿着朴素的化学家刚刚登上了科学界的巅峰
2025年10月8日,瑞典皇家科学院宣布将诺贝尔化学奖授予美籍约旦裔科学家奥马尔·M·亚吉、日本科学家北川进和英国科学家理查德·罗布森,以表彰他们开发金属有机框架(MOF)的贡献。
![]()
1965年,亚吉出生在约旦首都安曼的巴勒斯坦难民聚居区。他的童年被刻上了匮乏的烙印:九个孩子挤在一间土坯房里,房间的另一半还得留给维持生计的牲畜。那里没有通电,没有流动水。
童年最深刻的记忆,是每周或每两周才来一次的“供水日”。市政供水车只会停留6小时,亚吉童年最重要的任务就是在供水期间将家中所有储水罐装满。
![]()
儿时唯一一张合照上,站在最前的亚吉手上还拿着一本书|Omar M. Yaghi
在水资源极度匮乏的沙漠地区,这些储水罐维系着一家人十几天的生存。“浑浊的水沉淀后,上层的清水供饮用,下层的泥水则用来洗衣喂畜”。
这种对“匮乏”的切身体验,深深刻进了他的心底,让他日后对“资源高效利用”有着本能的执念。谁能想到,几十年后,他开发的材料能够从沙漠空气中汲取水分,这正是对童年缺水记忆最有力的回应。
他的父亲经营着一家小肉铺,几乎不会读写,却坚信“教育是唯一的出路”。他常对孩子们说:“我们拥有的不多,但知识能让你给予更多。”这份朴素的信念,成为亚吉前行的最初动力。
10岁那年,亚吉在学校图书馆偶然翻到一本化学启蒙书,书中复杂的分子结构图瞬间抓住了他的目光。“我看不懂那些符号,却被那种对称的、精密的美震撼了。”他后来在采访中坦言。从那天起,他常常省下买食物的钱,用来借阅化学书籍,在作业本上反复描摹分子结构。
15岁时,在父亲的鼓励下,亚吉怀揣仅有的积蓄和一叠化学笔记,独自登上了前往美国的航班。彼时的他一句英语也不会,既没有高中文凭,也没有亲友依靠。
初到纽约,他住在廉价的地下室,白天在超市分装货物、打扫地板赚取生活费,晚上则去社区大学恶补英语和基础课程。凭借惊人的毅力,他用5年时间完成了别人需要7年的学业,20岁便拿下了纽约州立大学学士学位。
1985年,亚吉考入伊利诺伊大学厄巴纳分校攻读博士学位,师从著名化学家乔纳森·福克纳。在这里,他第一次接触到“多孔材料”领域。当时,这一领域的研究还停留在“黑匣子”阶段:研究人员将原料加热到500℃以上,全凭运气等待产物,既无法预测结构,也难以控制性能。
“这就像蒙眼搭积木,绝对没章法。”亚吉对此深感困惑,开始思考:“能否像建筑师一样,精准设计出具有特定结构的材料?”这个念头后来一直伴随着他走过整个科研生涯。
1990年,亚吉获得博士学位后,站在了人生的十字路口:一边是工业界开出的六位数年薪,还承诺解决他家人的移民问题;另一边是学术界的邀请——亚利桑那州立大学提供助理教授职位,允许他建立独立实验室,但薪水仅为工业界的三分之一。
当时,亚吉的父母在约旦仍过着清贫的生活,选择高薪便能立刻改善他们的处境。然而,对思想自由的渴求最终让他选择了学术探索。“工业界承诺了更高的薪水,但这并不能代表一切。在学术界,我有机会建立真正属于自身个人的东西”。
在亚利桑那州立大学的实验室里,亚吉面临着双重挑战:经费短缺和技术空白。为了节约开支,他亲自设计实验装置,从废品站回收玻璃器皿,甚至自己动手焊接反应釜。“那时实验室的预算只够买最基础的试剂,很多设备都是‘拼凑’出来的。”他的学生后来回忆道。
1995年,亚吉的研究迎来关键转折。他的团队发现了将过渡金属离子与带电羧酸配体连接起来形成强金属-配位键的反应条件,这一突破成功生成了晶体延伸结构,彻底改变了固体结构制备的传统模式。
他随后在《化学评论》上发表论文,首次提出“金属有机框架(MOF)”这一概念,系统阐述了通过金属离子与有机配体“精准组装”构建多孔材料的理论。
但这篇论文最初的引用率极低,95%的同行都持怀疑态度,认为这样一种材料“看似美好,实则无用”。
面对质疑,亚吉总结出著名的“5%规则”:“当95%的人怀疑你时,仍然有5%的人坚定地认可你所做的事情的价值。这些人,才是你需要我们来关注的。你要认认真真地对待批评,但最终,你应该相信自身的直觉”。
2003年,亚吉团队取得了里程碑式的突破——合成出稳定性极强的MOF-5材料。这种材料以锌离子为“节点”,以对苯二甲酸为“连杆”,形成如同蜂巢般的三维结构,一克MOF-5的表面积堪比一个足球场。
![]()
更重要的是,它能在高温、潮湿环境中保持稳定,彻底打破了“MOF材料脆弱无用”的偏见。“当我们用扫描电镜看到那规整的晶体结构时,整个实验室都沸腾了。”亚吉至今犹记当时的激动。
MOF-5的诞生,让多孔材料从“随机合成”迈入“精准设计”的新纪元,如同为化学家配备了一套可自由组合的“分子乐高”,通过更换金属节点和有机连杆,就能定制出具有不一样功能的材料。
![]()
亚吉团队趁热打铁,相继合成出一系列新型MOF材料:能高效吸附二氧化碳的MOF-74,能储存氢气的MOF-177,以及能从空气中捕获水分的MOF-303。这些成果让MOF从理论走向现实,为解决全球能源与环境难题提供了新方案。
其中,从空气中收集水分的研究,恰恰回应了亚吉童年时所经历的水资源匮乏。他的团队在加利福尼亚莫哈韦沙漠进行实地测试,每公斤MOF-303每天能产出0.7升水;即便在相对湿度仅7%的极端干旱天气,仍能稳定产生0.2升水。
这个以太阳能为动力的水收集器,让“沙漠变绿洲”的梦想有了实现的可能,也让亚吉在2020年斩获英国皇家化学会“水资源可持续发展奖”。
诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克评价道:“金属有机框架具有巨大的潜力,为定制具有新功能的材料带来了以前无法预见的机会”。
金属有机框架(MOF)是由金属离子或簇与有机配体自组装形成的晶体材料,具有高孔隙率和巨大的比表面积。这些纳米级的孔洞可以容纳各种分子,使MOF在气体储存、分离和催化等方面表现出色。
一小颗方糖大小的MOF材料,如果将其内部表面积展开,可能有一个足球场那么大。这种非凡的特性使得MOF能够像分子海绵一样,高效地捕获特定分子。
邹晓冬院士在获奖后解释道:“这样一种材料很神奇,因为它的表面积很大。如果我们利用金属有机框架来收集二氧化碳,它可以把很多二氧化碳分子吸收进来,而且让它们很紧密地聚集在一起。我们也可通过不同的金属有机框架,调节温度、气压等参数,让它选择性地吸收二氧化碳、甲醇或水分子”。
亚吉的开创性贡献逐渐获得全球科学界的认可。2017年,他获得阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖;2018年,他斩获沃尔夫化学奖,这两项荣誉被视为诺奖的“风向标”。但他并未停下脚步,又开创了共价有机框架(COF)材料领域,进一步拓展了多孔材料的应用边界。
亚吉经常工作到深夜,睡眠时间经常只有3-5小时,常常半夜3点给学生打电话讨论实验进展。正是这份执着和坚持,让他不断攻克难关。
他对年轻科学家的建议是:“要无畏,要敢走别人没走过的路。”他说,真正的突破从不在舒适区里,实验是希望的火种,而帮助他人、拥抱不同,会让科学之路更宽广。
从难民家庭到诺贝尔奖台,亚吉的故事令人想起其他科学巨擘的奋斗历程。霍金在身体极度受限的情况下成为引力物理科学巨人,诺贝尔在艰难困苦中靠刻苦持久的自学成为发明家。
这些案例都印证了一个道理:人的才能并非天生,而是来自于勤奋和坚持。爱因斯坦曾言:“人们把我的成功,归因于我的天才;其实我的天才只是刻苦罢了。”
随着AI技术的发展,亚吉展望了材料科学的未来:“AI与网状化学的结合将重塑材料科学——从数年才能完成的实验,到AI助力下只需几周;从单一实验室的探索,到全球科学家通过AI协同创新。”他梦想着构建“发现-创新-规模化”的闭环,让科学真正服务于人类最迫切的需求。
目前,世界上已经有大约10万种金属有机框架结构,在中国就有100多个团队在进行这方面的研究。在这样的领域,有一半的学术论文来自中国科学家。
金属有机框架最大的应用前景可能是通过收集温室气体来阻止全球气候变暖。它还能够适用于储能,比如存储氢气或甲醇,成为一种特殊的能量存储方式。此外,在半导体制造业中,MOF能够适用于捕获和储存有毒气体。
与塑料不同,金属有机框架是通过配位键连接,并非完全稳定。如果用不同的溶剂或加温,它的化学键很容易断掉,然后可以换上其它的功能键。也就是说,金属有机框架是能回收的,不用担心对自然界造成污染。
从约旦安曼的难民棚屋,到斯德哥尔摩的诺奖殿堂,亚吉用一生证明:科学的魔力,永远属于那些热爱且执着的追光者。
当他接到了诺贝尔基金会的电话时,背景音中不时传来的航班起飞播报声,仿佛是对他波折人生的一个绝佳注脚。
那个曾经在沙漠中焦急等待供水车的男孩,如今创造了能从空气中汲取水分的材料。
这不仅是一个科学家的成功故事,更是一个关于人类智慧与毅力的传奇——无论出身如何,只要保持对知识的热爱和追求,就能创造出改变世界的力量。