2025 年诺贝尔化学奖的揭晓，让金属有机框架（MOFs）这一曾被视为 “不稳定、无明确用途” 的科研领域瞬间聚焦全球目光。日本科学家北川进（Susumu Kitagawa）与澳大利亚科学家 Richard Robson、美国科学家 Omar M. Yaghi 共同斩获此项殊荣，以表彰他们在 “开发金属有机框架” 领域的开创性贡献。其中，北川进院士始终秉持的 “无用之用，方为大用” 科研信念，不仅成为他攻克科研难关的精神指引，更向世界诠释了基础研究突破人类认知边界的深远价值。
从 “无用” 探索到改变世界的 “大用”
金属有机框架（MOFs）是一种具有革命性意义的分子结构 —— 金属离子作为基石，通过长有机分子连接，形成了包含大量空洞的晶体。这些 “镶嵌着无数空洞的钻石” 般的材料，能让气体和其他化学物质在其中自由流动，如今已被证实可用于从沙漠空气中收集水、捕获二氧化碳、储存有毒气体，甚至驱动化学反应，成为应对全球水资源短缺、气候变化等重大挑战的关键技术方向。然而，当北川进院士最初开启 MOFs 相关研究时，这条道路却充满质疑与阻碍。
“当时很多人认为这类材料不稳定，也看不到明确的应用前景，科研基金申请多次被拒绝。” 回顾早年研究经历，北川进院士曾坦言。但他始终没有放弃，这份坚持源于他深受日本诺贝尔物理学奖得主汤川秀树的影响，而汤川秀树所引用的中国古代哲学家庄子在《庄子・人间世》中的 “无用之用，方为大用”，更是成为他科研生涯的核心信念。北川进院士在 2024 年中国颗粒大会的大会报告上再次强调了无用之用，在他看来，基础研究不应被 “有用”“无用” 的短期功利性目标所束缚，那些看似暂时无法落地的探索，往往蕴藏着改变世界的巨大潜力。
突破认知边界，奠定 MOFs 研究基石
1992 年至 2003 年间，北川进院士与 Omar M. Yaghi 一道，为 MOFs 的发展奠定了坚实基础，推动这一领域实现从理论构想向实用技术的跨越。早在此前的 1989 年，Richard Robson 已首次通过铜离子与四臂分子的结合，合成出具有有序空洞的晶体，但该结构稳定性极差，易坍塌，难以实现实际应用。北川进院士敏锐地捕捉到这一研究的潜在价值，通过一系列创新性实验，首次证实气体可以从 MOFs 结构中自由进出，并开创性地预测 MOFs 材料可具备 “柔性” 特质 。 这一发现打破了人们对晶体材料 “刚性” 的传统认知，更催生了 “软孔晶体（soft porous crystals）” 这一全新概念，为 MOFs 在吸附、分离等领域的应用打开了新空间。
1997 年，当晶态多孔材料的 “孔隙度” 在学术界备受质疑时，北川进院士团队在国际顶级期刊《德国应用化学》发表重磅研究，通过气体吸附试验，首次直接证实了该类材料的 “孔隙度（porosity）”，彻底平息了争议，为 MOFs 的后续研究扫清了认知障碍。此后，他带领团队进一步发展功能化多孔配位聚合物研究，首创同步辐射技术与多种分析手段联用的方法，深入探究 MOFs 在原子和电子结构、极端条件下的材料特性、吸附动力学等领域的关键问题，相关成果多次发表于《科学》《自然》子刊、《美国化学会志》《德国应用化学》等国际顶尖期刊，其中多篇论文单篇他引次数超过一万次，成为全球 MOFs 研究领域的经典文献。
桃李满天下，引领全球科研浪潮
作为全球顶尖的配位化学家、PCPs 材料的创始人之一，北川进院士的影响力不仅体现在科研成果上，更在于他对全球 MOFs 研究人才的培养与学术生态的构建。他目前担任日本京都大学副校长、特别教授及日本学士院院士，其科研生涯辗转日本近畿大学、美国德克萨斯农工大学、日本东京都立大学等多所高校，培养出的学生与合作者遍布世界各地，许多人已成为各自研究领域的领军人物。
正如诺贝尔化学委员会主席 Heiner Linke 所评价：“金属有机框架具有巨大的潜力，为具有新功能的定制材料带来了以前无法预见的机会。” 而这一 “机会” 的背后，离不开北川进院士等先驱者数十年如一日的坚守与引领。尤其令人动容的是，在 2025 年诺贝尔化学奖的记者会上，北川进院士还特别提及海外学者在 MOFs 领域的重要贡献，这份开放包容的学术胸怀，更凸显了他推动全球科研协作的远见。
如今，在北川进院士等获奖者的突破性发现之后，全球化学家已构建出成千上万种不同的 MOFs 材料，其应用场景不断拓展 —— 从分离水中的全氟和多氟烷基物质（PFAS）、分解环境中的药物痕迹，到捕获工业排放的二氧化碳、在干旱地区收集空气中的水分，这些曾经被视为 “无用” 的分子结构，正以实实在在的 “大用” 解决人类面临的重大挑战。
从京都大学的实验室到诺贝尔化学奖的领奖台，北川进院士用数十年的科研实践印证了 “无用之用，方为大用” 的深刻内涵。他的故事不仅是一位科学家的个人成就史，更向世界传递了一种超越功利、坚守初心的科研精神 —— 在探索未知的道路上，那些不被理解的坚持、看似 “无用” 的积累，终将在未来绽放改变世界的力量。
——姚明水研究员
中国科学院过程工程研究所