诺贝尔化学奖获奖科技或将极大地推动农药创新

2025年诺贝尔化学奖授予了在金属有机框架（MOF）开发方面作出贡献的3位科学家。这3位化学家所创造的分子建筑，为人类应对气候变化、环境污染和能源储存等全球性挑战开辟了全新路径。

MOF是一种由金属离子作为“角点”，有机分子作为“连杆”通过自组装形成的具有巨大空腔的晶体结构，其在农药创新方面有诸多启示，具体如下： 

精准控释：MOF具有多孔结构和可调节的孔径，能够负载农药分子，并实现对农药的可控释放。如中国农业科学院蔬菜花卉研究所质量与安全课题组制备的pH响应型Ag-TCPP@MYC@MPN纳米载药体系，可根据环境pH值缓慢释放腈菌唑，增加了农药的环境稳定性和持效期。

提高农药利用率：MOF材料可以通过表面修饰等手段，增强与植物表面的粘附性，从而提高农药的沉积量和利用率。上述研究中利用金属多酚网络（MPN）修饰卟啉MOFs，增强了载体在蔬菜表面的附着力，减少了农药的流失。

协同增效：MOF不仅可以负载农药，还可以与其他具有生物活性的物质结合，发挥协同作用。Ag-TCPP@MYC@MPN纳米载药体系中的单宁酸和Ag+可与腈菌唑协同抑制枯萎病菌，提高了抑菌效果。

降低农药残留：通过精准控释和提高利用率，MOF能够减少农药的使用量，从而降低农产品中的农药残留。实验表明，施用Ag-TCPP@MYC@MPN 14天后，小白菜上腈菌唑农药残留为0.05 mg/kg，符合相关标准。

环境友好型农药开发：MOF的设计灵活性使得科学家可以根据需求选择不同的金属离子和有机配体，合成具有特定功能的MOF材料。这为开发环境友好型农药提供了可能，如设计能够选择性吸附和降解特定污染物的MOF，或者开发对有益生物无害的农药载体。

诺贝尔化学委员会主席Heiner Linke在新闻发布会上表示，金属有机框架材料具有巨大潜力，为定制设计具有全新功能的材料带来了前所未有的机遇。这些由金属离子作为“拐角”或节点，由有机分子作为“连杆”或支柱，通过自组装方式搭建起来的高度有序的晶体结构，其内部充满了微观尺寸的孔洞。正是这些可以被精确设计的孔洞，赋予了化学家们前所未有的能力，去捕获、储存、分离特定的分子，甚至在其中催化化学反应。从沙漠空气中收集饮用水，到从工业废气中捕获二氧化碳；从过滤水中微量的药物残留和全氟及多氟烷基物质，到为氢能源汽车设计更安全高效的储气罐，MOFs展现的应用图景几乎无所不包，被部分研究者誉为“21世纪的材料”。

诚然，从实验室的克级制备到工业化的大规模生产，MOFs仍面临着成本、稳定性及生产工艺等方面的挑战。展望未来，MOFs领域的发展将聚焦于克服上述挑战，研究方向将包括：开发使用廉价、易得的原料合成高性能MOFs的新途径；探索绿色、高效、可连续化生产的新工艺；利用人工智能和大数据技术加速新结构MOFs的发现与性能预测。2025年诺贝尔化学奖的授予，无疑将极大地提升公众和产业界对MOFs的关注度，吸引更多投资和优秀人才进入该领域，从而加速其从“实验室奇迹”到“改变世界的技术”的转变。