特殊材料助力脱碳、為量子技術闢新路、發現免疫系統“密碼”，諾貝爾自然科學三大獎出爐

【環球時報特約記者 陳山】編者的話：諾貝爾生理學或醫學獎、物理學獎、化學獎被視為全球自然科學領域影響力最大的科技獎項之一。從10月6日到8日，瑞典方面相繼公佈了2025年的諾貝爾自然科學三大獎。獲獎科學家作出了怎樣開創性的貢獻，相關成果又將如何影響世界未來的科技發展？

化學獎: 特殊材料助力脱碳

10月8日，瑞典皇家科學院宣佈，將2025年諾貝爾化學獎授予日本京都大學北川進、澳大利亞墨爾本大學理查德·羅布森和美國加州大學伯克利分校奧馬爾·亞吉，以表彰他們在“金屬有機框架（MOF）”材料方面的開創性工作。

諾貝爾獎評審委員會評價稱，三名獲獎科學家在“金屬有機框架”材料方面的研究成果具有開創性，這種多孔材料可將特定物質封裝在結構內部，如今已經大量普及，對脱碳、藥物研發以及化學等多個產業領域的發展作出了重要貢獻。

《日本經濟新聞》網站8日稱，“金屬有機框架”能夠高效分離、回收和儲存氣體等物質，目前全球研究進展迅速，產業應用也在擴大。該材料內部佈滿微孔，每克的表面積堪比一個足球場，可大量吸附特定分子。理查德·羅布森率先提出了這種新型分子結構的概念，並預言它可以用於催化化學反應等用途。1989年北川進在近畿大學任職期間，首次發現可利用含有金屬與有機物的“金屬配合物”形成蜂巢狀規則孔洞的多孔性材料。奧馬爾·亞吉則研製出多種具備實用價值的“金屬有機框架”材料，例如其中一種材料可以從沙漠空氣中捕獲水蒸氣。

科學家們此後發現，“金屬有機框架”材料不僅製造簡單，還能設計成讓目標物質自然進入其微孔中，因此被認為有望以低成本、高效率實現分離與回收。《日本經濟新聞》稱，如今可以根據需要，設計出不同類型的“金屬有機框架”材料，目前已在保持水果新鮮、半導體制造等領域實現實用化，例如可以用來吸附水果釋放的乙烯氣體，從而延緩其成熟速度；有些能從水中分離全氟和多氟烷基物質（PFAS）；或者用於處理劇毒氣體。這種材料今後被寄予厚望的是在脱碳領域的應用。如果能利用它從工廠廢氣或空氣中分離、回收二氧化碳，將大幅減少温室氣體排放。

物理學獎: 為量子技術開闢新路

2025年諾貝爾物理學獎被授予在美國進行科研工作的量子物理學家約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷特和約翰·M·馬丁尼斯，以表彰他們“在電路中發現宏觀量子隧穿效應與能量量子化現象”。

諾貝爾獎評審委員會介紹稱，今年恰逢量子力學誕生百年，這3名科學家的核心發現是在宏觀量子力學領域，具體來説是在一個“足以握在手中”的電迴路中觀察到了量子現象。據介紹，量子現象通常是指發生在微觀領域的“反直覺”特殊現象：在微觀尺度下，粒子不再完全遵循我們熟悉的宏觀物理規律。法新社舉例稱，當普通小球撞擊牆壁時，它會被反彈回來；而微觀粒子（如電子）卻能夠穿過看似不可能穿越的能量屏障，這就是所謂的量子隧穿效應。

法新社稱，物理學中的一個重大問題是：能夠展現量子效應的系統最大尺寸是多少？20世紀80年代，此次獲獎的3名量子物理學家構建了一個包括兩個超導體的電路，並用一層完全不導電的薄材料將這些超導體分開。在這項實驗中，他們展示了一種現象：超導體中所有帶電粒子都可以表現出“整齊劃一”的行為，就好像它們是充滿整個電路的單個粒子一樣。這個系統起初被“困在”一個沒有電壓、但有電流在超導體中流動的狀態中。在實驗中，該系統展現出量子特性，通過隧穿效應成功“逃離”零電壓狀態，併產生出一個可測量的宏觀效應——可觀測的電壓。這意味着它們實現了宏觀量子隧穿。實驗還表明，該系統是量子化的，即只能吸收或釋放特定能級的能量，與量子力學的預測相符。

該實驗不但證明了量子世界的奇特特性並非完全侷限於不可見的微觀層面，而且為利用微觀世界的物理現象開展實驗開闢了新的可能。諾貝爾物理學獎委員會表示，今年的諾貝爾物理學獎所揭示的成果，將為下一代量子技術的發展開闢道路，包括量子密碼學、量子計算機和量子傳感器等前沿領域。

生理學或醫學獎: 發現免疫系統“密碼”

瑞典卡羅琳醫學院10月6日宣佈，2025年諾貝爾生理學或醫學獎將授予日本大阪大學特任教授坂口志文、美國系統生物學研究所瑪麗·E·布倫科、美國索諾瑪生物療法公司弗雷德·拉姆斯德爾，以表彰他們在外周免疫耐受機制方面的研究貢獻。

《日本經濟新聞》網站介紹稱，該研究直指免疫機制核心，為自身免疫疾病、過敏及癌症等多種疾病的新療法開發開闢了道路。人體免疫系統能區分病毒、細菌等外來的“非自身”與組成自己的細胞“自身”。如果無法正確區分非自身與自身，人體免疫系統的無差別攻擊可能讓人患上自體免疫疾病，例如I型糖尿病以及系統性紅斑狼瘡等都與自體免疫有關。在這個過程中，坂口志文發現的調節性T細胞可以有效阻止免疫系統攻擊人體自身。報道稱，坂口志文在京都大學求學期間，讀到的一份研究報告顯示，切除胸腺的老鼠會出現類似自身免疫疾病的症狀，從而產生興趣並開始研究。他提出假設：T細胞（一種免疫細胞）中存在一種可抑制免疫失控的類型。儘管許多研究者對這種細胞的存在持懷疑態度，坂口志文仍堅持研究，並於1985年證明了調節性T細胞的存在。     

1995年坂口志文成功確定了該細胞，成為調節性T細胞的發現者。但初期因缺乏領域主流的支持而一度遭質疑、受冷遇。這種情況一直持續到2001年，美國科學家布倫科和拉姆斯德爾找到了與之相關的基因。此後科學界才普遍接受了調節性T細胞以及外周免疫耐受的概念，加深了對免疫系統如何運作的理解，並由此在預防自身免疫疾病、抑制器官移植排斥反應和癌症治療方面開展了一系列的新研究。