
美國化學家亞基(Omar M. Yaghi)。唐獎基金會提供
【2025/10/09更新】缺水、高溫已成為不可迴避的日常,但2025年10月新科諾貝爾化學獎得主之一的美國學者亞基,卻有新解方。亞基曾於2024年得到唐獎之永續發展獎的肯定,畢生鑽研「超多孔結晶體」,成為沙漠中取水的關鍵。
【2025/10/09更新】日本京都大學化學家北川進、在澳洲墨爾本大學執教的英國化學家羅布森(Richard Robson)及美國加州大學化學家亞基(Omar M. Yaghi)在8日獲頒2025年諾貝爾化學獎,表彰他們在「金屬有機框架」(metal-organic frameworks)領域的開創性研究。
諾貝爾獎官方表示,三位得主「創造一種具有巨大空間的分子結構,氣體和其他化學物質可以在其中流動。這些被稱為『金屬有機框架』的結構,可用於從沙漠空氣中獲取水分、捕捉二氧化碳、儲存有毒氣體或催化化學反應」。諾貝爾化學獎委員會主席林克(Heiner Linke)指出,「金屬有機框架具有巨大潛力,為定製具有新功能的材料帶來前所未有的機會。」
特別的是,三位獲獎的學者中,亞基去年才來過台灣,領取第六屆唐獎「永續發展獎」。這是繼唐獎首屆2014年生技醫藥獎得主艾利森(James P. Allison)和本庶佑於2018年共同榮獲諾貝爾醫學獎,2016年唐獎生技醫藥獎得主夏彭提耶(Emmanuelle Charpentier)和珍妮佛.道納(Jennifer A. Doudna)共同榮獲2020年諾貝爾化學獎,2022年唐獎生技醫藥獎得主卡里科(Katalin Kariko)、魏斯曼(Drew Weissman)共同獲得2023年諾貝爾醫學獎後,唐獎得主第四度獲得諾貝爾獎殊榮,也顯示唐獎評選委員會一直以來,都以獨立專業與前瞻遠見評選出對世界具有創新實質貢獻及影響力的科學家。
以下為2024年當時亞基來台時,《ESG遠見》對他所做的報導:
全球暖化已成為新日常,每一年夏天,氣溫都再創新高。不只這樣,世界各地也面臨水資源匱乏問題,即便是台灣、美國、英國這樣看似不缺水的國家,也會在2040年面臨危機。面對一連串環境巨變,人類該如何自處?
超多孔結晶體,捕捉碳和水的幫手
今年榮獲唐獎永續發展獎的美國國家科學院院士、加州大學柏克萊分校終身講座教授亞基(Omar M. Yaghi)給了振奮人心的答案——超多孔結晶體。
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亞基解釋,氫氣、甲烷、二氧化碳和水,因為體積小,所以很難控制。一旦能控制這些分子,以氫氣為例,如果能在室溫下儲存足夠氫氣,就可以解決清潔能源問題。
另外,如果可以從空氣中選擇性提取二氧化碳,或是在二氧化碳進入大氣前從燃煤電廠的廢棄中提取,就可以淨化空氣,應對氣候變遷問題。
甚至,如果人類懂得怎麼從空氣中提取水分,就可以製造飲用水,解決水資源不足的挑戰。
亞基表示,已經開發出全新方案,可以把任何分子以前所未有的方式組合,就像是鑽石中的碳原子一樣,有序結合在一起。
「網格科學」新知,創耐久結構
然而,這些分子要相互結合在一起時,過程有點隨機,需要好好控制它們之間的相互作用,找到適當的化學條件,才能讓它們如同拼圖一樣精確組合。
因此,亞基創造出被他稱為「網格科學」的新領域知識,就像織布一樣在分子層面進行編織,改變質料的性質。
而且,這些材料必須在電廠等環境中使用多年,不是一兩天而已,因此必須持久穩定。
亞基認為,方法其實很簡單。如果有機物是支柱,金屬離子是樞紐,在適當條件讓它們組織起來,就能形成穩定的晶體結構。

數十億孔洞,蒐集二氧化碳小分子
這些材料中,每個顆粒都充滿數十億的孔洞,而孔洞就能用來蒐集氫氣和二氧化碳的小分子。而如此特性,就能解決二氧化碳對環境帶來的衝擊。
亞基分析,二氧化碳問題可分成兩部份來看,一部份是我們是否能從空氣中捕捉二氧化碳,另一部份則是在二氧化碳進入大氣前,從排放源提前蒐集它。
他研發的材料,只是可以用來捕捉二氧化碳,將其儲存在孔洞中,而且可以進行500次循環,材料才逐漸分解。
MOF材料,每日自沙漠提7公升水
後來,他的團隊更設計出COFs(共價有機框架材料),與鑽石具有相同鍵合強度,即便是在充滿腐蝕的條件下,依然保持穩定,更適合在空氣中捕捉二氧化碳。
而這樣的技術,對於解決水資源匱乏也很有幫助。亞基舉例,在義大利羅馬,空氣中的濕度是20%,室溫約為30°C,現行技術要在這樣的環境中汲取水份,得先把空氣冷卻到4°C,非常耗能,在經濟上並不可行。
然而亞基設計的MOF(金屬有價空架),不只能從空氣中提取水分,讓水分集中在其孔隙中,而且只要降低幾度室溫就能取水,相較之下更具效益。
他估計,如果有一噸的MOF材料,沒有能源輸入的話,每天可提供3000公升的水,而且可以連續七年,都不用更換或維護MOF。換言之,每公升水成本僅1美分(約合新台幣0.316元)。

如果在電氣化系統中使用的話,效果更好,一噸MOF每天可提供6萬公升的水,成本不到2美分(約合新台幣0.632元)。
不少資料均顯示,到2030年,全球淡水需求將超過供應量四成,每個區域都會面臨水需求壓力。但有了MOF,即便在全球最乾旱的沙漠中,在最嚴酷的時期,每天仍可以從MOF材料中提出7公升的水。
「當我開始思考這項技術如何應用在社會時,我變得非常激動。」亞基表示,有了這項新技術突破,人類可以擁有獨立於自來水公司供水網路的水源。 「我花了25年才走到今年,幾乎把成年後所有時間都投入到這項工作。」亞基回想,四歲以後,人生都在為了這個目標而努力,AI則在近年來幫助此研究進展不少,「希望這項研究,可以用來解決當前面臨到的永續危機,」今年59歲的他語氣堅定說。