Лауреати Нобелівської премії з хімії 2025 року створили молекулярні конструкції з великими просторами, якими можуть проходити гази та інші хімічні речовини. Ці конструкції – металоорганічні каркаси – можуть використовуватися для збирання води з повітря пустель, уловлювання вуглекислого газу, зберігання токсичних газів або каталізу хімічних реакцій.
Сусуму Кітагава, Річард Робсон та Омар Ягі нагороджені Нобелівською премією з хімії 2025 року. Вони розробили нову форму молекулярної архітектури. У їхніх конструкціях іони металів грають роль наріжних каменів, пов'язаних довгими органічними (вуглецевими) молекулами. Водночас іони металів та молекули організовані в кристали, що містять великі порожнини. Ці пористі матеріали називаються металоорганічними каркасами (МОК). Варіюючи будівельні блоки, що використовуються в МОК, хіміки можуть проєктувати їх для захоплення та зберігання певних речовин. МОК також можуть керувати хімічними реакціями або проводити електроенергію.
"Металоорганічні каркаси мають величезний потенціал, відкриваючи раніше небачені можливості для створення матеріалів з новими функціями", - говорить Хайнер Лінке, голова Нобелівського комітету з хімії.
Все почалося 1989 року, коли Річард Робсон експериментував з використанням властивостей атомів по-новому. Він поєднав позитивно заряджені іони міді з чотирипроменевою молекулою; на кінці кожної з цих гілок була хімічна група, що притягується до іонів міді.
При з'єднанні вони утворили впорядкований об'ємний кристал. Він був подібний до алмазу, заповненого незліченними порожнинами.
Робсон відразу усвідомив потенціал своєї молекулярної конструкції, але вона виявилася нестабільною та легко руйнувалася. Проте Сусуму Кітагава та Омар Яги заклали міцну основу для цього методу конструювання; у період з 1992 по 2003 рік вони незалежно один від одного здійснили низку революційних відкриттів. Кітагава показав, що гази можуть витікати в конструкції та витікати з них, і передбачив, що МОК можна зробити гнучкими. Ягі створив дуже стабільний МОК і показав, що їх можна модифікувати за допомогою раціональної конструкції, надаючи нові й бажані властивості.
Після новаторських відкриттів лауреатів хіміки створили десятки тисяч МОК. Деякі з них можуть сприяти вирішенню найважливіших завдань людства, включаючи відокремлення перфтороалкільних речовин (PFAS) від води, розкладання слідів фармацевтичних препаратів у навколишньому середовищі, уловлювання вуглекислого газу або збирання води з повітря пустель.
Сусум Кітагава, народився в 1951 році в Кіото, Японія. Доктор філософії (1979), Кіотський університет, Японія. Професор Кіотського університету, Японія.
Річард Робсон, народився 1937 року в Глусберні, Великобританія. Доктор філософії (1962), Оксфордський університет, Великобританія. Професор Мельбурнського університету, Австралія.
Омар М. Ягі, народився 1965 року в Аммані, Йорданія. Доктор філософії (1990), Іллінойський університет в Урбані-Шампейні, США. Професор Каліфорнійського університету в Берклі, США.
