Nobelova nagrada za hemiju ide trojici naučnika za razvoj metalno–organskih mreža

Dobitnici Nobelove nagrade za hemiju za 2025. godinu stvorili su molekulske konstrukcije sa velikim šupljinama kroz koje mogu da prolaze gasovi i druge hemijske supstance. Ove strukture, poznate kao metalno–organske mreže (MOF), mogu se koristiti za prikupljanje vode iz pustinjskog vazduha, hvatanje ugljen-dioksida, skladištenje toksičnih gasova ili pokretanje hemijskih reakcija.

Susumu Kitagava, Ričard Robson i Omar Jagi dobitnici su Nobelove nagrade za hemiju 2025. godine. Oni su razvili novi oblik molekularne arhitekture. U njihovim konstrukcijama, joni metala funkcionišu kao ugaoni stubovi koje povezuju duge organske (na bazi ugljenika) molekule. Zajedno, metalni joni i organske veze organizovani su tako da formiraju kristale sa velikim šupljinama.

Ovi porozni materijali nazivaju se metalno–organske mreže (MOF). Menjanjem „građevinskih blokova“ od kojih se MOF sastoji, hemičari mogu da ih oblikuju tako da hvataju i skladište određene supstance. MOF strukture takođe mogu pokretati hemijske reakcije ili provoditi električnu energiju.

„Metalno–organske mreže imaju ogroman potencijal i donose do sada neviđene mogućnosti za stvaranje materijala po meri, sa potpuno novim funkcijama“, izjavio je Hajner Linke, predsednik Nobelovog komiteta za hemiju.

Sve je počelo 1989. godine, kada je Ričard Robson testirao novi način korišćenja prirodnih svojstava atoma. Kombinovao je pozitivno naelektrisane jone bakra sa četvorokrakom molekulom, pri čemu je svaka „ruka“ imala hemijsku grupu koja se vezivala za jone bakra.

Kada su spojeni, formirali su uređen i prostran kristal, nalik dijamantu ispunjenom bezbrojnim šupljinama. Robson je odmah prepoznao potencijal svoje molekulske konstrukcije, ali je materijal bio nestabilan i lako se urušavao.

Kasnije su Susumu Kitagava i Omar Jagi dali ovoj metodi čvrstu naučnu osnovu. Između 1992. i 2003. godine, njih dvojica su, nezavisno jedan od drugog, načinili niz revolucionarnih otkrića. Kitagava je pokazao da gasovi mogu da prolaze kroz ove konstrukcije, i predvideo da bi MOF materijali mogli postati fleksibilni. Jagi je uspeo da napravi izuzetno stabilan MOF i dokazao da se može racionalno dizajnirati i modifikovati, čime se dobijaju potpuno nove, poželjne osobine.

Na osnovu njihovih pionirskih otkrića, hemičari su do danas razvili desetine hiljada različitih MOF struktura. Neke od njih mogle bi pomoći u rešavanju najvećih izazova sa kojima se čovečanstvo suočava — od uklanjanja PFAS hemikalija iz vode, preko razgradnje farmaceutskih ostataka u životnoj sredini, do hvatanja ugljen-dioksida i prikupljanja vode iz pustinjskog vazduha.