Королевская шведская академия наук огласила имена победителей Нобелевской премии по химии 2025 года. Высшей научной награды были удостоены три выдающихся исследователя: Сусуму Китагава из Японии, Ричард Робсон из Австралии и Омар Яги, представляющий Соединённые Штаты Америки. Признание им принесла работа над металлоорганическими каркасами, известными в научном мире как MOF (metal-organic frameworks).
Прорыв в химии: новые горизонты молекулярной архитектуры
Вручая награду, члены Нобелевского комитета подчеркнули важность открытия нобелевских лауреатов: удалось создать принципиально новый класс материалов, которые открывают путь к созданию функциональных веществ с заданной структурой и свойствами. Уникальность MOF заключается в их удивительной комбинации металлических и органических составляющих. Это позволяет строить кристаллические решётки с нанометровыми порами, через которые способны проникать газы, жидкости и другие молекулы.
Как отметил председатель Нобелевского комитета по химии Хайнер Линке, металлоорганические каркасные соединения дают широчайшие возможности для создания инновационных материалов, ранее считавшихся невозможными. Благодаря свежему взгляду и настойчивости трех учёных, сегодня десятки тысяч разновидностей MOF уже внедряются в научные и производственные практики по всему миру.
Какие возможности открывают MOF?
Металлоорганические каркасы стремительно проникают в самые разные сферы человеческой деятельности. Их использование способствует решению одной из ключевых экологических задач нашего времени – улавливанию и хранению углекислого газа, что важно для борьбы с глобальным изменением климата. Особые пористые структуры MOF позволяют фильтровать воздух, эффективно удаляя токсичные соединения и вредные вещества.
Инженеры и технологи применяют MOF для хранения и транспортировки газов, создания новых катализаторов для ускорения химических реакций, а также для извлечения влаги даже из самого сухого воздуха пустынь. Перспективными выглядят решения на основе металлоорганических каркасов в области энергоёмких устройств и электропроводящих материалов.
Строительная «матрица», на которой основаны MOF, состоит из ионов металлов, связанных длинными органическими цепями. Такая структура образует сетку с крупными полостями. В результате появляется возможность программировать вещество: делать его гидрофильным или гидрофобным, избирательно пропускать одни молекулы и задерживать другие, а также создавать новые среды для распределения ионов и электрона.
Личности и вклад лауреатов
Сусуму Китагава, родившийся в Киото в 1951 году, сегодня является профессором и ключевой научной фигурой Киотского университета. Его эксперименты по синтезу каркасных соединений позволили реализовать на практике теоретические модели в области координационной химии. Под руководством Китагава в мире были разработаны первые MOF, которые легли в основу последующих инноваций.
Ричард Робсон, родившийся в Великобритании в 1937 году, большую часть своей научной деятельности посвятил Австралии, где работает в Мельбурнском университете. Он известен как один из пионеров в исследовании металлоорганических структур, его фундаментальные работы сыграли значительную роль в формировании современного подхода к синтезу и изучению новых кристаллических материалов.
Омар Яги, уроженец Аммана (Иордания), родившийся в 1965 году, возглавляет ведущую лабораторию в Калифорнийском университете в Беркли. Его вклад не ограничивается лишь фундаментальными исследованиями: он также занялся внедрением MOF в практические области, включая повышение энергоэффективности и экологическую безопасность производств. Яги считается одним из самых влиятельных учёных в области нанохимии и кристаллохимии современности.
Все трое обладают выдающимися заслугами и вдохновляют новое поколение исследователей своим неуёмным стремлением к поиску, изобретательности и научному прогрессу.
Современные металлоорганические каркасы продолжают своё быстрое развитие, формируя мост между фундаментальной наукой и внедрением в жизнь человечества. Их потенциал только начинает раскрываться, и открытия лауреатов Нобелевской премии по химии 2025 года ещё долго будут определять развитие мировой химической индустрии, способствуя прогрессу и благополучию общества.
