Нобелевская премия по химии, присужденная за работу по молекулярной архитектуре

Нобелевская премия по химии 2025 года ушла на Сусуму КитагаваВ Ричард Робсон и Омар Яги Для разработки материалов, полных полостей, которые могут хранить и высвобождать газы, такие как углекислый газ, известные как металлические рамки.

«Небольшое количество такого материала может быть почти похоже на сумочку Гермионы в Гарри Поттер– сказал Хейнер Линке, председатель Нобелевского комитета по химии. «Он может хранить огромное количество газа в крошечном томе».

Десятки тысяч различных металлоорганических рамок уже созданы. У них много потенциальных приложений, от помощи в захват CO₂ в дымоходе для очистки навсегда химические вещества и Сбор воды из воздуха.

В конце 1980-х годов Ричард Робсон из Мельбурнского университета в Австралии был вдохновлен упорядоченной структурой бриллиантов для создания первых металлических каркасов. Робсон понял, что может быть возможно использовать ионы металлов в качестве узлов, и связывать их вместе с углеродами или органическими молекулами.

Когда ионы металлов и органические молекулы смешиваются вместе, они самостоятельно собираются в упорядоченные рамки. В то время как полости в рамках Diamond небольшие, полости в металлических рамках могут быть намного больше.

Полосы в металлоорганических рамках, созданных Робсоном, были заполнены водой. Это был Сусуму Китагава в Киотском университете в Японии, который впервые создал рамку, которая была достаточно стабильной, чтобы быть высушенным, и кому удалось заполнить пустые полости газом.

«Он показал, что газы могут быть взяты, поглощены материалом, а также могут быть освобождены из материала», – сказал Олоф Рамстрем, член Нобелевского комитета по химии.

Kitagawa также продолжала создавать металлоорганические рамки, которые изменяют форму при добавлении или удалении газов.

Омар Яги из Калифорнийского университета в Беркли удалось создать рамки, которые были еще более стабильными, используя металлические ионные кластеры, содержащие цинк и кислород, и линкеры, содержащие карбоксилатные группы.

«Это удивительная структура, потому что она была очень стабильной. Он был стабильным вплоть до 300 градусов по Цельсию», – сказал Рамстрем. «Но еще более примечательным было то, что он содержит огромную площадь поверхности. Таким образом, всего несколько граммов этого пористого материала, примерно такого же, как и небольшой сахарный куб, содержит столько площади поверхности, сколько большой футбольный шаг, который составляет несколько тысяч квадратных метров».

Яги также продолжил показать, что полости в этих материалах могут быть увеличены, просто делая линкеры дольше.

По словам Рамстрем, после этих фундаментальных прорывов поля развивалась очень быстро. «Мы видим, как новые металлоорганические рамки развиваются почти каждый день».