Academia Regală Suedeză de Științe a decis să acorde Premiul Nobel pentru Chimie pentru 2025 lui Susumu Kitagawa, Richard Robson și Omar M. Yaghi „pentru dezvoltarea cadrelor metalo-organice.”
Laureații Premiului Nobel pentru Chimie 2025 au creat construcții moleculare cu spații mari prin care pot curge gaze și alte substanțe chimice. Aceste construcții, cadre metalo-organice, pot fi folosite pentru recoltarea apei din aerul deșert, captarea dioxidului de carbon, depozitarea gazelor toxice sau catalizarea reacțiilor chimice.
Kitagawa, Robson și Yaghi au dezvoltat o nouă formă de arhitectură moleculară. În construcțiile lor, ionii metalici funcționează ca pietre de temelie legate de molecule organice lungi (pe bază de carbon). Împreună, ionii și moleculele de metal sunt organizate pentru a forma cristale care conțin carii mari. Aceste materiale poroase sunt numite cadre metalo-organice (MOF). Prin variația blocurilor folosite în MOF, chimiștii le pot proiecta pentru a capta și depozita substanțe specifice. MOF-urile pot, de asemenea, genera reacții chimice sau pot conduce electricitatea.
„Cadrele metalo-organice au un potențial enorm, aducând oportunități neprevăzute anterior pentru materialele făcute la comandă cu funcții noi”, spune Heiner Linke, președintele Comitetului Nobel pentru Chimie.
Totul a început în 1989, când Richard Robson a testat utilizarea proprietăților inerente ale atomilor într-un mod nou. El a combinat ioni de cupru încărcați pozitiv cu o moleculă cu patru brațe; aceasta avea o grupare chimică atrasă de ionii de cupru de la capătul fiecărui braț.
Când au fost combinate, s-au legat pentru a forma un cristal bine ordonat și spațios. Era ca un diamant plin cu nenumărate cavități. Robson a recunoscut imediat potențialul construcției sale moleculare, dar aceasta era instabilă și se prăbușea ușor.
Cu toate acestea, Susumu Kitagawa și Omar Yaghi au oferit acestei metode de construcție o bază solidă; între 1992 și 2003, au făcut, separat, o serie de descoperiri revoluționare. Kitagawa a arătat că gazele pot circula în și din construcții și a prezis că MOF-urile pot fi flexibile. Yaghi a creat un MOF foarte stabil și a arătat că acesta poate fi modificat prin design rațional, conferindu-i proprietăți noi și dorite.
În urma descoperirilor revoluționare ale laureaților, chimiștii au construit zeci de mii de MOF-uri diferite. Unele dintre acestea ar putea contribui la rezolvarea unora dintre cele mai mari provocări ale omenirii, cu aplicații care includ separarea PFAS din apă, descompunerea urmelor de produse farmaceutice din mediu, captarea dioxidului de carbon sau recoltarea apei din aerul deșertului.
Susumu Kitagawa, născut în 4 iulie 1951, Kyoto, Japonia. Afiliere la momentul acordării premiului: Universitatea Kyoto, Kyoto, Japonia.
În 1998, și-a descris viziunea în Buletinul Societății Chimice din Japonia. El a prezentat mai multe avantaje ale MOF-urilor. De exemplu, acestea pot fi create din multe tipuri de molecule, așadar există un potențial enorm pentru integrarea diferitelor funcții. De asemenea – și acest lucru este important – și-a dat seama că MOF-urile pot forma materiale moi. Spre deosebire de zeoliți, care sunt de obicei materiale dure, MOF-urile conțin elemente constitutive moleculare flexibile care pot crea un material maleabil.
Richard Robson, născut în 4 iunie 1937, Glusburn, Regatul Unit. Afiliere la momentul acordării premiului: Universitatea din Melbourne, Melbourne, Australia.
În 1989, Robson și-a prezentat creația chimică inovatoare în Journal of the American Chemical Society. În articolul său, el specula despre viitor și sugera că aceasta ar putea oferi o nouă modalitate de a construi materiale. Acestea, scria el, ar putea primi proprietăți nemaivăzute anterior, potențial benefice. După cum s-a dovedit, el prevăzuse viitorul.
Omar M. Yaghi, născut în 9 februarie 1965, Amman, Iordania. Afiliere la momentul acordării premiului: Universitatea din California, Berkeley, CA, SUA.
Studierea chimiei nu a fost o alegere evidentă pentru laureatul Premiului Nobel, Omar Yaghi. El și numeroșii săi frați au fost crescuți într-o cameră single în Amman, Iordania, fără electricitate sau apă curentă. Școala a fost un refugiu din viața lui de altfel provocatoare. Într-o zi, când avea zece ani, s-a strecurat în biblioteca școlii, care de obicei era încuiată, și a ales o carte la întâmplare de pe raft. La deschiderea acestuia, ochii săi au fost atrași de imagini neinteligibile, dar captivante – prima sa întâlnire cu structurile moleculare.
La vârsta de 15 ani – și la instrucțiunile severe ale tatălui său – Yaghi s-a mutat în SUA pentru a studia. A fost atras de chimie și, în cele din urmă, de arta proiectării de noi materiale, dar a găsit modul tradițional de a construi molecule prea imprevizibil. În mod normal, chimiștii combină substanțe care reacționează între ei într-un recipient. Apoi, pentru a porni reacția chimică, încălzesc recipientul. Molecula dorită se formează, dar este însoțită adesea de o gamă de produse laterale contaminante.
În 1992, când Yaghi a început prima sa poziție de lider al grupului de cercetare, la Universitatea de Stat din Arizona, a vrut să găsească mai multe modalități controlate prin care să creeze materiale Scopul său a fost de a folosi design rațional pentru a conecta diferiți constituenți chimici, cum ar fi bucăți de Lego, pentru a realiza cristale mari Acest lucru s-a dovedit a fi o provocare, dar în sfârșit au reușit când grupul de cercetare a început să combine ionii de metal cu moleculele organice. În 1995, Yaghi a publicat structura a două materiale bidimensionale diferite; acestea erau ca plasele și erau ținute împreună de cupru sau cobalt. Aceasta din urmă putea găzdui molecule oaspete în spațiile sale și, când acestea erau complet ocupate, era atât de stabil încât putea fi încălzită la 350°C fără a se prăbuși. Yaghi descrie acest material într-un articol din „Nature” în care el creează denumirea „cadru metalo-organic”; acest termen este acum folosit pentru a descrie structurile moleculare extinse și comandate care ar putea conține carii și sunt construite din metale și molecule organice (pe bază de carbon).
Anunţurile privind premiile Nobel 2025 continuă joi cu cel pentru literatură.
Premiul Nobel pentru pace va fi anunţat vineri, iar Premiul Nobel pentru ştiinţe economice în 13 octombrie. Premiile vor fi înmânate la 10 decembrie, când este marcată ziua morţii lui Nobel.
Sursa: Nobelprize.org
