Нобелевскую премию по химии присудили за создание упорядоченных полимеров с металлом

В отличие от традиционных полимеров, эта структура позволяет MOF иметь открытые внутренние пространства четко определенного размера, которые могут пропускать одни молекулы и отфильтровывать другие. Кроме того, наличие металлов обеспечивает интересный химический состав. Металлы могут служить катализаторами или предпочтительно связываться с одной молекулой в смеси.

Зная то, что мы знаем сейчас, кажется очевидным, что это сработает. Но когда Робсон начал свою работу в Мельбурнском университете, те немногие, кто вообще задумывался об этой проблеме, ожидали, что молекулы, которые он создавал, окажутся нестабильными и разрушатся.

В первом MOF, построенном Робсоном, в качестве основного металла использовалась медь. Он был связан с органической молекулой, которая сохранила свою жесткую структуру благодаря наличию бензольного кольца, которое не сгибается. И органическая молекула, и медь могут образовывать четыре разные связи, позволяя структуре расти, выполняя грубый эквивалент сложения трехгранных пирамид — сознательный выбор Робсона.

Однако при этом внутренние полости оставались заполненными растворителем, в котором формировался МОК. Но растворитель мог свободно перемещаться через материал. Тем не менее, основываясь на этом примере, Робсон предсказал многие свойства, которые с тех пор были внедрены в различные MOF: способность сохранять свою структуру даже после удаления растворителей, наличие каталитических центров и способность MOF действовать как фильтры.

Расширение концепции

Все это может показаться очень оптимистичным для чьей-то первой попытки. Но мерилом успеха Робсона является то, что он убедил других химиков в этом потенциале. Одним из них был Сусуму Китагава из Киотского университета. Китагава и его коллеги построили MOF с большими внутренними каналами, простирающимися по всей длине материала. Изготовленный в водном растворе, MOF можно высушить и пропустить через него поток газа, при этом структура сохранит такие молекулы, как кислород, азот и метан.