Нобелевский комитет объявил лауреатов премии по химии 2025 года. Награду получили профессор Киотского университета Сусуму Китагава, профессор Мельбурнского университета Ричард Робсон и профессор Калифорнийского университета в Беркли Омар Ягхи. Их отметили за разработку металлоорганических каркасных структур, или MOF.
«Разрабатывая металлоорганические структуры, лауреаты предоставили химикам новые возможности для решения некоторых стоящих перед нами задач», — говорится в заявлении Нобелевского комитета.
MOF представляют собой трехмерные пористые каркасы из металлических узлов и органических лигандов. Благодаря большой внутренней поверхности такие материалы могут удерживать газы и другие вещества, а их свойства меняются за счет выбора металлов, лигандов и размера пор.
Первым к управляемому синтезу подобных конструкций подошел Робсон. В 1974 году, работая в Мельбурнском университете, он создавал для студентов модели молекул из деревянных шариков и пришел к идее использовать геометрию химических связей для сборки крупных структур. В 1989 году он описал в Journal of the American Chemical Society кристаллическую молекулярную конструкцию с большими полостями и предположил, что такие материалы могут получить полезные свойства.
Китагава развил это направление в 1990-е годы. В 1997 году он создал MOF с открытыми каналами, способный поглощать и выделять метан, азот и кислород без разрушения структуры, а затем занялся гибкими каркасами, меняющими форму при заполнении и опустошении.
Ягхи в 1995 году ввел сам термин «металлоорганический каркас», а в 1999 году представил стабильный материал MOF-5. По данным Нобелевского комитета, всего несколько граммов такого вещества давали внутреннюю поверхность размером с футбольное поле. Позднее его группа показала, что MOF можно настраивать под разные задачи, включая хранение метана и получение воды из воздуха пустыни.
Сегодня MOF рассматривают как материалы для улавливания углекислого газа, хранения токсичных веществ, доставки лекарств и работы с промышленными газами. На пресс-конференции после объявления премии председатель Нобелевского комитета по химии Хайнер Линке заявил, что такие каркасы открывают беспрецедентные возможности для создания материалов с новыми функциями.