Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii trafiła do naukowców, którzy zbudowali coś niezwykłego — mikroskopijne, porowate struktury, potrafiące „łapać” gazy, oczyszczać wodę i magazynować energię. Brzmi jak science fiction? A jednak — to chemia w najczystszej postaci.
Laureaci i ich wizja
8 października 2025 roku Królewska Szwedzka Akademia Nauk ogłosiła, że Susumu Kitagawa, Richard Robson i Omar M. Yaghi otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii „za rozwój metal–organicznych struktur ramowych (MOF, metal–organic frameworks)”. To wyróżnienie za stworzenie nowej klasy materiałów — molekularnych konstrukcji przypominających trójwymiarowe rusztowania, które potrafią przechwytywać i przechowywać określone cząsteczki.
Jak powiedział Yaghi w rozmowie z The Guardian, „chemia retikularna pozwoliła nam budować nie tylko cząsteczki, ale całe światy na poziomie atomowym.”
Czym są MOF-y?
Wyobraź sobie klocki LEGO zbudowane z atomów metali i cząsteczek organicznych. Każdy metal to „węzeł”, a każda cząsteczka organiczna to „łącznik”. Razem tworzą ogromną, trójwymiarową sieć z mikroskopijnymi „pustkami” — czyli miejscami, w których można magazynować gazy, zatrzymywać zanieczyszczenia lub prowadzić reakcje chemiczne.
To właśnie MOF-y — metal-organiczne struktury ramowe. Ich powierzchnia wewnętrzna potrafi sięgać kilku tysięcy metrów kwadratowych na gram materiału.
Dlaczego to takie ważne?
MOF-y to nie tylko naukowa ciekawostka. Ich unikalna budowa sprawia, że mogą odegrać kluczową rolę w rozwiązaniu wielu problemów współczesności:
- Wychwytywanie CO₂ – z kominów przemysłowych lub bezpośrednio z powietrza.
- Magazynowanie wodoru – kluczowe dla rozwoju gospodarki wodorowej.
- Oczyszczanie wody – usuwanie toksyn i tzw. „forever chemicals”.
- Pozyskiwanie wody z powietrza – nawet w suchych regionach świata.
- Kataliza – przyspieszanie reakcji chemicznych w sposób bardziej kontrolowany i ekologiczny.
Naukowcy, którzy zbudowali nowe światy
- Susumu Kitagawa (Kyoto University, Japonia) – pokazał, jak MOF-y mogą dynamicznie zmieniać swoją przepuszczalność dla gazów.
- Richard Robson (University of Melbourne, Australia) – opracował podstawowe zasady budowy trójwymiarowych sieci z metali i ligandów organicznych.
- Omar M. Yaghi (University of California, Berkeley, USA) – stworzył podstawy chemii retikularnej i najstabilniejsze, praktyczne MOF-y.
Wyzwania, które jeszcze przed nami
- Zwiększenie stabilności w wilgotnym środowisku.
- Obniżenie kosztów produkcji.
- Zapewnienie możliwości wielokrotnego użycia bez utraty właściwości.
Dla laboratoriów 🧪
Choć MOF-y to już uznana dziedzina, wiele laboratoriów dopiero zaczyna z nimi eksperymentować. Oto kilka technik i narzędzi, które są kluczowe w badaniach tego typu materiałów:
- Dyfraktometria rentgenowska (XRD) – analiza struktury krystalicznej.
- Porozymetria i analiza BET – określanie powierzchni i objętości porów.
- Spektroskopia FTIR / NMR / XPS – badanie oddziaływań w strukturze.
- Mikroskopia SEM / TEM – wizualizacja struktury porowatej.
3 rzeczy, które warto zapamiętać 🧠
- MOF-y to molekularne gąbki przyszłości – mogą magazynować gazy, oczyszczać wodę i pomagać w walce z CO₂.
- Laureaci Nobla z 2025 roku połączyli chemię i architekturę – tworząc nową dziedzinę: chemię retikularną.
- To dopiero początek – MOF-y mogą stać się jednym z kluczowych materiałów XXI wieku.
Źródła:
- Nobel Prize in Chemistry 2025 — nobelprize.org
- The Guardian: Nobel prize in chemistry awarded to scientists for work on porous materials
- Scientific American: Molecular sponges that purify water and store gas
- Financial Times: Advances tackling carbon and 'forever chemicals’