Hadiah Nobel dalam Kimia 2025: Daripada 'mainan teka-teki' kepada bahan abad ini

Hadiah Nobel dalam Kimia 2025 telah dianugerahkan kepada tiga saintis yang telah mempelopori pembangunan rangka kerja logam-organik (MOF) - bahan berliang revolusioner dengan aplikasi berpotensi luas, daripada menangkap air di padang pasir, menyimpan CO₂ kepada menghantar ubat ke dalam badan.

Skrin memaparkan tiga saintis yang memenangi Hadiah Nobel dalam Kimia 2025 semasa majlis pengumuman di Akademi Sains Diraja Sweden di Stockholm, pada 8 Oktober - Foto: REUTERS

Pada 8 Oktober di Stockholm (Sweden), tiga saintis Susumu Kitagawa (74 tahun, Universiti Kyoto - Jepun), Richard Robson (88 tahun, Universiti Melbourne - Australia) dan Omar M. Yaghi (60 tahun, Universiti California - Berkeley, Amerika Syarikat) telah dianugerahkan Hadiah Nobel Kimia ke-117.

Pencapaian mereka menceritakan kisah indah tentang cita-cita intelektual, ketekunan penyelidikan dan kuasa kerjasama saintifik rentas sempadan.

Aplikasi bahan buih pelbagai guna

Kerja yang menang dipanggil "Pembangunan rangka kerja logam-organik" (MOF). Dalam struktur ini, ion logam bertindak sebagai asas, dikaitkan dengan molekul organik panjang yang mengandungi radikal karbon. Gabungan ini menghasilkan kristal dengan rongga besar - bahan berliang dengan sifat unik.

Dengan mengubah suai bahan binaan, ahli kimia boleh mereka bentuk MOF untuk menangkap dan menyimpan bahan tertentu, menggalakkan tindak balas kimia atau mengalirkan elektrik.

"Rangka kerja logam-organik mempunyai potensi yang sangat besar, membuka peluang yang tidak pernah berlaku sebelum ini untuk mencipta bahan tersuai dengan banyak fungsi baharu," kata Heiner Linke, Pengerusi Jawatankuasa Nobel Kimia, pada majlis anugerah itu.

Daripada penemuan perintis tiga saintis, penyelidik telah membangunkan puluhan ribu jenis MOF yang berbeza, membuka banyak hala tuju untuk sains dan teknologi.

Kisah ini bermula pada tahun 1989, apabila Profesor Richard Robson di Universiti Melbourne (Australia) cuba mengeksploitasi cara baharu untuk mencipta struktur kimia.

Dia menggabungkan ion kuprum bercas positif dengan molekul empat lengan yang mempunyai kumpulan kimia yang menarik ion kuprum di hujung setiap lengan. Hasilnya ialah kristal dengan struktur ruang terbuka yang teratur, seperti berlian yang mengandungi rongga yang tidak terkira banyaknya.

Robson dan rakan-rakannya kemudian membangunkan prinsip "rod-node" untuk mencipta rangkaian penyelarasan berongga, membuka jalan untuk mereka bentuk rangka kerja logam-organik dalam bentuk yang diingini. Walau bagaimanapun, struktur awal tidak stabil dan terdedah kepada runtuh, yang merupakan halangan terbesar pada peringkat awal.

Tiga benua dalam satu kejayaan

Bagaimanapun, dua saintis, Susumu Kitagawa dan Omar Yaghi, memberikan kaedah ini asas yang kukuh. Dari 1992 hingga 2003, mereka membuat beberapa siri penemuan revolusioner.

Di Universiti Kyoto (Jepun), Profesor Kitagawa membatalkan tanggapan popular sebelum 1997 bahawa kristal organik berongga akan runtuh jika tiada apa-apa di dalamnya.

Dia menunjukkan bahawa adalah mungkin untuk mencipta hibrid logam organik yang berliang dan kuat, dan gas boleh mengalir masuk dan keluar dari struktur ini. Beliau juga mencipta istilah "MOF bernafas," menggambarkan keupayaan MOF untuk mengembang dan mengecut sebagai tindak balas kepada molekul yang diserapnya, sama seperti paru-paru manusia.

Sebagai pelajar siswazah muda dan bakal profesor, Yaghi tertanya-tanya mengapa kimia bahan dihadkan kepada "goncang dan bakar." Dari situ, dia mendapat idea untuk "menjahit" blok molekul seperti teka-teki jigsaw untuk mencipta kekisi kristal mengikut reka bentuk.

Pemikiran ini menjadi asas "kimia retikular", dan dialah yang mencipta nama MOF untuk bahan baharu itu. Beliau juga membangunkan reka bentuk teori dan mencipta bahan klasik MOF-5 dengan luas permukaan yang besar dan kestabilan yang tinggi.

Selepas malam tanpa tidur di makmal, kristal retak dan kegagalan yang tidak terkira banyaknya, En. Robson meletakkan asas untuk MOF. En. Kitagawa menunjukkan keliangan yang fleksibel, dan En. Yaghi mensistemkan kaedah dan bahasa untuk membantu komuniti saintifik terus mengembangkan aplikasi kepada pembuatan dan kehidupan.

Walaupun bekerja secara berasingan di tiga benua, ketiga-tiga gergasi kimia ini telah menjadi rakan sekerja dan kawan rapat selama beberapa dekad, melengkapi penemuan penyelidikan masing-masing sejak 1989.

Ahli Jawatankuasa Nobel Kimia Olof Ramström menyamakan penemuan mereka dengan "beg ajaib Hermione Granger" dalam buku Harry Potter, kecil di luar tetapi cukup besar untuk menampung seluruh dunia di dalamnya.

Tahun-tahun awal dan dekad penyelidikan itu telah menghasilkan Hadiah Nobel yang berprestij hari ini. Kisah MOF sudah tentu baru bermula.

(a) Proses pembentukan MOF; (b) Proses penjerapan gas atau bahan lain ke dalam MOF - Data: SPRINGER; Data: TV

Dari makmal kepada kehidupan

MOF kini digunakan secara meluas dalam pengeluaran dan kehidupan seharian. Sebagai tambahan kepada kegunaan yang disebutkan oleh Jawatankuasa Nobel, bahan ini juga boleh menyimpan pelepasan CO₂ untuk menukarkannya kepada produk organik yang berguna, membebaskan dadah dalam badan, memangkinkan tindak balas kimia, malah melambatkan proses pematangan buah-buahan dengan memerangkap etilena.

Contoh-contoh ini menunjukkan bahawa MOF bukan sahaja bahan berliang "bagus" untuk penyelidikan asas, tetapi juga platform teknologi penting untuk tenaga, alam sekitar dan bioperubatan, menyumbang kepada peningkatan kualiti hidup.

Di Vietnam, banyak kumpulan penyelidikan di universiti dan institut saintifik telah menggunakan MOF dalam pemangkinan, penyimpanan gas dan pelepasan dadah. Ini menunjukkan bahawa saintis tempatan mengikuti aliran teknologi canggih.

Dalam beberapa tahun akan datang, MOF akan diperkenalkan ke dalam proses separa perindustrian, disepadukan ke dalam peralatan penuaian air, tangkapan CO₂, lajur penjerapan dan membran penapisan halus.

Dijangkakan dalam 5-10 tahun akan datang, MOF boleh direka bentuk atas permintaan untuk penyimpanan hidrogen yang selamat, pemisahan molekul terpilih, penderiaan alam sekitar yang sangat sensitif dan pemangkinan kimia hijau – mengurangkan kos tenaga, mengurangkan pelepasan dan membuka pasaran bahan rangka kerja generasi baharu.

Dengan perkembangan pesat kecerdasan buatan, tidak mustahil AI akan mempromosikan penciptaan MOF dengan nilai aplikasi yang tinggi dalam banyak bidang lain.

Profesor Omar Yaghi dan tandanya di VNU-HCM

Profesor Yaghi melawat kampus VNU-HCM pada 2010 - Foto: DPCC

Selama 30 tahun penubuhan dan pembangunan, VNU-HCM sentiasa menerima persahabatan yang berharga daripada ramai pakar dan saintis antarabangsa - rakan yang ikhlas dan berdedikasi yang telah membawa pelajaran hebat dalam pengurusan, penyelidikan dan inovasi.

Khususnya, Profesor Omar M. Yaghi (University of California, Berkeley - UCB), saintis terkemuka dunia dalam rangka kerja logam-organik (MOF), telah meninggalkan kesan mendalam di VNU-HCM.

Dengan gaya kerja yang ketat tetapi memberi inspirasi, Profesor bukan sahaja membantu mencapai banyak keputusan khusus tetapi juga menyumbang kepada pembentukan semula kesedaran sekolah dan budaya penyelidikan saintifik.

Daripada proses kerjasama, VNU-HCM telah menarik pengajaran berharga: Disiplin dan semangat: Kerja saintifik memerlukan kesungguhan, semangat yang kuat dan disiplin makmal yang standard; Kualiti cemerlang : Semua penyelidikan mesti memenuhi piawaian antarabangsa, diterbitkan hanya dalam jurnal paling berprestij; Bakat dan layanan: Saintis mesti disokong oleh penasihat terkemuka, keadaan penyelidikan yang mencukupi dan rejim yang sepadan dengan "nilai pasaran"; Kebolehgunaan: Walaupun ia adalah penyelidikan asas, ia mesti tetap bertujuan untuk keupayaan untuk memohon dan menarik pembiayaan - sesuatu yang Profesor Yaghi sendiri telah lakukan secara langsung dengan VNU-HCM; Kemanusiaan dan ketegasan: Tegas dalam kepakaran tetapi masih baik, rapat dan sentiasa bersedia untuk berkongsi.

Pada tahun 2022, Profesor Omar M. Yaghi telah dianugerahkan Hadiah VinFuture, tetapi kepentingan yang lebih besar ialah nilai yang ditinggalkannya - daripada melatih generasi muda saintis, membina Pusat Kecemerlangan (CoE), kepada menyebarkan semangat penyelidikan profesional dan dedikasi kepada pengetahuan.

Profesor Madya, Dr. PHAN THANH BINH (bekas Pengarah VNU-HCM)

Kembali ke topik

Profesor Madya, Dr. Nguyen Thanh Vinh - Lyly Nguyen

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