جائزة نوبل في الكيمياء 2025: من "لعبة ألغاز" إلى مادة القرن

تم منح جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2025 لثلاثة علماء كانوا رائدين في تطوير الأطر المعدنية العضوية (MOFs) - وهي مواد مسامية ثورية ذات تطبيقات محتملة واسعة النطاق، من التقاط المياه في الصحاري، وتخزين ثاني أكسيد الكربون إلى توصيل الأدوية إلى الجسم.

شاشة تعرض أسماء العلماء الثلاثة الفائزين بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2025 خلال حفل الإعلان في الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم في ستوكهولم، في 8 أكتوبر/تشرين الأول - صورة: رويترز

في الثامن من أكتوبر في ستوكهولم (السويد)، حصل العلماء الثلاثة سوسومو كيتاغاوا (74 عامًا، جامعة كيوتو - اليابان)، وريتشارد روبسون (88 عامًا، جامعة ملبورن - أستراليا)، وعمر م. ياغي (60 عامًا، جامعة كاليفورنيا - بيركلي، الولايات المتحدة الأمريكية) على جائزة نوبل في الكيمياء رقم 117.

وتحكي إنجازاتهم قصة جميلة عن الطموح الفكري والمثابرة البحثية وقوة التعاون العلمي عبر الحدود.

تطبيق مادة الرغوة متعددة الأغراض

العمل الفائز بعنوان "تطوير أطر معدنية عضوية" (MOFs). في هذه البنية، تعمل أيونات المعادن كأساس، مرتبطة بجزيئات عضوية طويلة تحتوي على جذور كربونية. يُنتج هذا المزيج بلورات ذات تجاويف كبيرة، وهي مواد مسامية ذات خصائص فريدة.

من خلال تعديل كتل البناء، يمكن للكيميائيين تصميم أطر عضوية معدنية لالتقاط وتخزين مواد معينة، وتعزيز التفاعلات الكيميائية، أو توصيل الكهرباء.

وقال هاينر لينكه، رئيس لجنة نوبل للكيمياء، في حفل توزيع الجوائز: "إن الأطر المعدنية العضوية تتمتع بإمكانات هائلة، مما يفتح فرصا غير مسبوقة لإنشاء مواد مخصصة ذات العديد من الوظائف الجديدة".

بفضل الاكتشافات الرائدة التي توصل إليها ثلاثة علماء، تمكن الباحثون من تطوير عشرات الآلاف من أنواع مختلفة من الأطر العضوية المعدنية، مما فتح آفاقا لا حصر لها للعلم والتكنولوجيا.

تبدأ القصة في عام 1989، عندما حاول البروفيسور ريتشارد روبسون في جامعة ملبورن (أستراليا) استغلال طريقة جديدة لإنشاء الهياكل الكيميائية.

قام بدمج أيونات النحاس الموجبة الشحنة مع جزيء ذي أربعة أذرع، يحتوي كل ذراع على مجموعة كيميائية تجذب أيونات النحاس. وكانت النتيجة بلورة ذات بنية منظمة مفتوحة الفراغ، تشبه الماسة التي تحتوي على تجاويف لا حصر لها.

ثم طوّر روبسون وزملاؤه مبدأ "العقدة القضيبية" لإنشاء شبكة تنسيق مجوفة، ممهدين الطريق لتصميم هياكل معدنية عضوية بالشكل المطلوب. إلا أن الهياكل الأولية كانت غير مستقرة وعرضة للانهيار، وهو ما شكّل أكبر عائق في المرحلة الأولية.

ثلاث قارات في اختراق واحد

ومع ذلك، أرسى عالمان، هما سوسومو كيتاغاوا وعمر ياغي، أساسًا متينًا لهذه الطريقة. وحققا، بين عامي ١٩٩٢ و٢٠٠٣، سلسلة من الاكتشافات الثورية.

في جامعة كيوتو (اليابان)، قلب البروفيسور كيتاجاوا الفكرة الشائعة قبل عام 1997 بأن البلورات العضوية المجوفة سوف تنهار إذا لم يكن هناك شيء بداخلها.

أثبت إمكانية إنتاج هجينات عضوية معدنية مسامية وقوية، مع تدفق الغازات داخل هذه الهياكل وخارجها. كما صاغ مصطلح "الأطر العضوية المعدنية المتنفسة"، واصفًا قدرة هذه الأطر على التمدد والانكماش استجابةً للجزيئات التي تمتصها، تمامًا مثل رئتي الإنسان.

كطالب دراسات عليا شاب وأستاذ مستقبلي، تساءل ياغي عن سبب اقتصار كيمياء المواد على "الرجّ والخبز". ومن هنا، خطرت له فكرة "ربط" كتل جزيئية كأحجية الصور المقطوعة لإنشاء شبكة بلورية مصممة خصيصًا.

أصبح هذا التفكير أساسًا لـ"الكيمياء الشبكية"، وكان هو من صاغ اسم MOF للمادة الجديدة. كما طوّر تصاميم نظرية، وابتكر المادة الكلاسيكية MOF-5 بمساحة سطحها الضخمة وثباتها العالي.

بعد ليالٍ بلا نوم في المختبر، وبلورات متشققة، وفشلٍ لا يُحصى، وضع السيد روبسون أسس الأطر العضوية المعدنية. وأثبت السيد كيتاغاوا مرونة المسامية، ونظّم السيد ياغي الأساليب واللغة لمساعدة المجتمع العلمي على مواصلة توسيع نطاق تطبيقاته في مجالي التصنيع والحياة.

ورغم عملهم بشكل منفصل في ثلاث قارات، فإن هؤلاء العمالقة الثلاثة في مجال الكيمياء كانوا زملاء وأصدقاء مقربين لعقود من الزمن، حيث كانوا يكملون الإنجازات البحثية لبعضهم البعض منذ عام 1989.

وشبه عضو لجنة نوبل للكيمياء أولوف رامستروم اكتشافهم بـ"حقيبة هيرميون جرينجر السحرية" في سلسلة هاري بوتر، صغيرة من الخارج ولكنها كبيرة بما يكفي لاحتواء عالم كامل في الداخل.

لقد أثمرت تلك السنوات المبكرة وعقود من البحث عن جائزة نوبل المرموقة اليوم. وبالطبع، قصة الإطار العضوي المعدني لا تزال في بدايتها.

(أ) عملية تكوين MOF؛ (ب) عملية امتصاص الغاز أو المواد الأخرى في MOF - البيانات: SPRINGER؛ البيانات: TV

من المختبر إلى الحياة

تُستخدم الأطر العضوية المعدنية على نطاق واسع في الإنتاج والحياة اليومية. بالإضافة إلى الاستخدامات التي ذكرتها لجنة نوبل، يمكن لهذه المادة أيضًا تخزين انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لتحويلها إلى منتجات عضوية مفيدة، وإطلاق الأدوية في الجسم، وتحفيز التفاعلات الكيميائية، وحتى إبطاء عملية نضج الفاكهة عن طريق احتجاز الإيثيلين.

وتظهر هذه الأمثلة أن الأطر العضوية المعدنية ليست مجرد مواد مسامية "لطيفة" للبحوث الأساسية فحسب، بل إنها تشكل أيضًا منصات تكنولوجية مهمة للطاقة والبيئة والطب الحيوي، وتساهم في تحسين نوعية الحياة.

في فيتنام، طبّقت العديد من المجموعات البحثية في الجامعات والمعاهد العلمية الأطر العضوية المعدنية في التحفيز وتخزين الغازات وإطلاق الأدوية. وهذا يُظهر مواكبة العلماء المحليين لأحدث التطورات التكنولوجية.

في السنوات القليلة المقبلة، سيتم إدخال الأطر العضوية المعدنية في العمليات شبه الصناعية، ودمجها في معدات حصاد المياه، واحتجاز ثاني أكسيد الكربون، وأعمدة الامتزاز، وأغشية الترشيح الدقيقة.

ومن المتوقع أنه خلال السنوات الخمس إلى العشر القادمة، يمكن تصميم الأطر العضوية المعدنية حسب الطلب لتخزين الهيدروجين بشكل آمن، والفصل الجزيئي الانتقائي، والاستشعار البيئي عالي الحساسية، والتحفيز الكيميائي الأخضر - مما يقلل من تكاليف الطاقة، ويخفض الانبعاثات، ويفتح جيلًا جديدًا من أسواق المواد الإطارية.

مع التطور السريع للذكاء الاصطناعي، فليس من المستحيل أن يعزز الذكاء الاصطناعي إنشاء أطر معدنية عضوية ذات قيمة تطبيقية عالية في العديد من المجالات الأخرى.

البروفيسور عمر ياغي وأثره في جامعة VNU-HCM

زار البروفيسور ياغي حرم جامعة VNU-HCM في عام 2010 - الصورة: DPCC

على مدى 30 عامًا من التأسيس والتطوير، حظيت جامعة VNU-HCM دائمًا بصحبة قيمة من العديد من الخبراء والعلماء الدوليين - الأصدقاء المخلصين والمكرسين الذين قدموا دروسًا عظيمة في الإدارة والبحث والابتكار.

على وجه الخصوص، ترك البروفيسور عمر م. ياغي (جامعة كاليفورنيا، بيركلي - UCB)، العالم الرائد في العالم في مجال الأطر المعدنية العضوية (MOFs)، بصمة عميقة في VNU-HCM.

بأسلوب عمل صارم ولكن ملهم، لا يساعد الأستاذ على تحقيق العديد من النتائج المحددة فحسب، بل يساهم أيضًا في إعادة تشكيل الوعي وثقافة البحث العلمي في المدرسة.

من عملية التعاون، استخلصت VNU-HCM دروسًا قيمة: الانضباط والشغف: يتطلب العمل العلمي الجدية والشغف الشديد والانضباط المختبري القياسي؛ الجودة المتميزة : يجب أن تفي جميع الأبحاث بالمعايير الدولية، وتنشر فقط في المجلات الأكثر شهرة؛ الموهبة والمعاملة: يجب دعم العلماء من قبل مستشارين رائدين وظروف بحثية مناسبة ونظام يتناسب مع "القيمة السوقية"؛ قابلية التطبيق: على الرغم من أنه بحث أساسي، إلا أنه يجب أن يهدف إلى القدرة على تطبيق وجذب التمويل - وهو شيء فعله البروفيسور ياغي نفسه بشكل مباشر مع VNU-HCM؛ الإنسانية والدقة: صارم في الخبرة ولكن لا يزال لطيفًا وقريبًا ومستعدًا دائمًا للمشاركة.

في عام 2022، حصل البروفيسور عمر م. ياغي على جائزة VinFuture، لكن الأهمية الأكبر تكمن في القيم التي تركها وراءه - من تدريب الجيل الشاب من العلماء، وبناء مراكز التميز (CoE)، إلى نشر روح البحث المهني والتفاني في المعرفة.

أستاذ مشارك، دكتور فان ثانه بينه (المدير السابق لجامعة VNU-HCM)

العودة إلى الموضوع

أستاذ مشارك، الدكتور نجوين ثانه فينه - ليلي نجوين

المصدر: https://tuoitre.vn/nobel-hoa-hoc-2025-tu-do-choi-xep-hinh-den-vat-lieu-the-ky-20251008222351112.htm