2025 წელს ნობელის პრემია ქიმიის დარგში სამ მეცნიერს ერგო — სუსუმუ კიტაგავას, რიჩარდ რობსონსა და ომარ მ. იაგის. მათ ახალი ტიპის მოლეკულური სტრუქტურები, მეტალ-ორგანული სტრუქტურები (MOF-ები), შექმნეს.

ამ მოლეკულურ სტრუქტურებს შიგნით დიდი სივრცეა, ამიტომ ისინი აირებსა და სხვა ნივთიერებებს ატარებს. ამ თვისების დამსახურებით მეტალ-ორგანული სტრუქტურები შეგვიძლია არაერთი მიზნით გამოვიყენოთ, მათ შორის: უდაბნოში ჰაერიდან წყლის მისაღებად, ტოქსიკური აირების შესანახად ანდა კატალიზატორებად ქიმიური რეაქციებისთვის.

"მეტალ-ორგანულ სტრუქტურებს უზარმაზარი პოტენციალი აქვს. მათ აქამდე უცნობი შესაძლებლობები დაგვანახა ახალი ფუნქციების მქონე სპეციალურად დამზადებული მასალების კუთხით", — აცხადებს ჰაინერ ლინკე, ქიმიის ნობელის კომიტეტის თავმჯდომარე.

ამ კონსტრუქციებში მეტალის იონები ქვაკუთხედების როლს ასრულებს, რომლებიც გრძელი ორგანული მოლეკულებითაა დაკავშირებული. მეტალის იონები და მოლეკულები ერთად კრისტალებს ქმნის, რომლებშიც დიდი ღრუებია. MOF-ების საშენი მასალების მოდიფიცირებით შესაძლებელია, რომ ამ მასალამ კონკრეტული ფუნქცია შეასრულოს, მაგალითად სხვადასხვა ნივთიერების მოგროვებაში ან შენახვაში დაგვეხმაროს. MOF-ებს ელექტრობის გატარება და ქიმიური რეაქციების წაყვანაც (კატალიზება) შეუძლია.

ფოტო: The Nobel Prize

ყველაფერი 1989 წელს დაიწყო, როცა რიჩარდ რობსონმა სცადა, ატომთა არსებითი მახასიათებლები ახლებური გზით გამოეყენებინა. მან სპილენძის დადებითად დამუხტული იონები ოთხი ბოლოს მქონე მოლეკულას დაუკავშირა; თითოეულ ბოლოსთან სპილენძის თითო იონი იყო დაკავშირებული. ამ ჯგუფების შეერთების შედეგად კრისტალი წარმოიქმნა, რომელიც ალმასს წააგავდა და შიგნით უამრავი ღრმული ჰქონდა.

რობსონმა მაშინვე შენიშნა ამ მოლეკულური კონსტრუქციის პოტენციალი, თუმცა იგი საკმაოდ არასტაბილური იყო და მარტივად იშლებოდა.

სწორედ აქ შემოდიან საქმეში სუსუმუ კიტაგავა და ომარ იაგი. 1992-იდან 2003 წლამდე ცალ-ცალკე ისინი არაერთ რევოლუციურ აღმოჩენამდე მივიდნენ. კიტაგავამ აჩვენა, რომ ამ კონსტრუქციებში აირებს გადაადგილება შეუძლია; მან ივარაუდა ისიც, რომ მოქნილი მეტალ-ორგანული სტრუქტურების დამზადებაც იქნებოდა შესაძლებელი. იაგიმ ძალიან სტაბილური MOF შექმნა; მანვე აჩვენა, რომ რაციონალური დიზაინით მისი მოდიფიცირება შეგვიძლია, რათა ახალი, სასურველი მახასიათებლები შევძინოთ.

წლევანდელ ლაურეატთა ნოვატორული აღმოჩენების წყალობით ქიმიკოსებმა უკვე ათიათასობით განსხვავებული MOF შექმნეს. ეს ნივთიერებები შეიძლება არაერთ გამოწვევასთან გამკლავებაში დაგვეხმაროს. ეს შეიძლება იყოს: წყლიდან PFAS-ების მოშორება, გარემოში მედიკამენტთა ნარჩენების დაშლა, ნახშირორჟანგის მოგროვება და უდაბნოში ჰაერიდან წყლის მიღებაც კი.

თუ სტატიაში განხილული თემა და ზოგადად: მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სფერო შენთვის საინტერესოა, შემოგვიერთდი ჯგუფში – შემდეგი ჯგუფი.