Nobelprisen i kjemi 2025: Fra «puslespill» til århundrets materiale

Nobelprisen i kjemi for 2025 er tildelt tre forskere som har vært pionerer innen utviklingen av metallorganiske rammeverk (MOF-er) – revolusjonerende porøse materialer med et bredt spekter av potensielle bruksområder, fra å fange vann i ørkener og lagre CO₂ til å levere legemidler i kroppen.

En skjerm viser de tre forskerne som vant Nobelprisen i kjemi for 2025 under kunngjøringsseremonien ved Det kongelige svenske vitenskapsakademiet i Stockholm 8. oktober - Foto: REUTERS

Den 8. oktober i Stockholm (Sverige) ble tre forskere, Susumu Kitagawa (74 år gammel, Kyoto-universitetet - Japan), Richard Robson (88 år gammel, Melbourne-universitetet - Australia) og Omar M. Yaghi (60 år gammel, University of California - Berkeley, USA), tildelt den 117. nobelprisen i kjemi.

Deres prestasjoner forteller en vakker historie om intellektuell ambisjon, forskningsutholdenhet og kraften i grenseoverskridende vitenskapelig samarbeid.

Multifunksjonell skummaterialeapplikasjon

Vinnerverket heter «Utvikling av metallorganiske rammeverk» (MOF-er). I denne strukturen fungerer metallioner som fundament, knyttet til lange organiske molekyler som inneholder karbonradikaler. Denne kombinasjonen skaper krystaller med store hulrom – porøse materialer med unike egenskaper.

Ved å finjustere byggeklossene kan kjemikere designe MOF-er for å fange opp og lagre spesifikke stoffer, fremme kjemiske reaksjoner eller lede elektrisitet.

«Metallorganiske rammeverk har et enormt potensial, og åpner for enestående muligheter for å lage tilpassede materialer med mange nye funksjoner», sa Heiner Linke, leder av Nobelkomiteen for kjemi, under prisutdelingen.

Fra de banebrytende oppdagelsene til tre forskere har forskere utviklet titusenvis av forskjellige typer MOF-er, noe som åpnet utallige retninger for vitenskap og teknologi.

Historien begynner i 1989, da professor Richard Robson ved University of Melbourne (Australia) forsøkte å utnytte en ny måte å lage kjemiske strukturer på.

Han kombinerte positivt ladede kobberioner med et firearmet molekyl som hadde en kjemisk gruppe som tiltrakk kobberioner på spissen av hver arm. Resultatet var en krystall med en ordnet, åpen romstruktur, som en diamant som inneholder utallige hulrom.

Robson og kollegene hans utviklet deretter «stang-node»-prinsippet for å lage et hult koordinasjonsnettverk, noe som banet vei for å designe metallorganiske rammeverk i ønsket form. De opprinnelige strukturene var imidlertid ustabile og utsatt for kollaps, noe som var den største hindringen i den innledende fasen.

Tre kontinenter i ett gjennombrudd

To forskere, Susumu Kitagawa og Omar Yaghi, ga imidlertid denne metoden et solid grunnlag. Fra 1992 til 2003 gjorde de en rekke revolusjonerende oppdagelser.

Ved Kyoto universitet (Japan) veltet professor Kitagawa den populære oppfatningen før 1997 om at hule organiske krystaller ville kollapse hvis det ikke var noe inni.

Han demonstrerte at det var mulig å lage hybrider av organiske metaller som var både porøse og sterke, og at gasser kunne strømme inn og ut av disse strukturene. Han skapte også begrepet «pustende MOF-er», som beskriver MOF-ers evne til å utvide seg og trekke seg sammen som respons på molekylene de adsorberer, omtrent som menneskelunger.

Som ung masterstudent og fremtidig professor lurte Yaghi på hvorfor materialkjemi var begrenset til «risting og baking». Derfra kom han opp med ideen om å «sy» molekylære blokker som et puslespill for å lage et krystallgitter i henhold til designet.

Denne tankegangen ble grunnlaget for «retikulær kjemi», og det var han som skapte navnet MOF for det nye materialet. Han utviklet også teoretiske design og skapte det klassiske materialet MOF-5 med sitt enorme overflateareal og høye stabilitet.

Etter søvnløse netter i laboratoriet, sprukne krystaller og utallige feil la Robson grunnlaget for MOF-er. Kitagawa demonstrerte fleksibel porøsitet, og Yaghi systematiserte metodene og språket for å hjelpe det vitenskapelige samfunnet med å fortsette å utvide anvendelsene til produksjon og liv.

Selv om de jobber hver for seg på tre kontinenter, har disse tre kjemigigantene vært kolleger og nære venner i flere tiår, og utfyller hverandres forskningsgjennombrudd siden 1989.

Medlem av Nobelkomiteen for kjemi, Olof Ramström, sammenlignet oppdagelsen deres med «Hermine Grangers magiske pose» i Harry Potter-bøkene, liten på utsiden, men stor nok til å romme en hel verden inni.

Disse første årene og tiårene med forskning har resultert i den prestisjetunge Nobelprisen som vi i dag får. Historien om MOF har selvsagt bare så vidt begynt.

(a) MOF-dannelsesprosess; (b) Adsorpsjonsprosess av gass eller andre stoffer i MOF - Data: SPRINGER; Data: TV

Fra laboratoriet til livet

MOF-er er nå mye brukt i produksjon og dagligliv. I tillegg til bruksområdene som er nevnt av Nobelkomiteen, kan dette materialet også lagre CO₂-utslipp for å omdanne dem til nyttige organiske produkter, frigjøre legemidler i kroppen, katalysere kjemiske reaksjoner og til og med forsinke modningsprosessen til frukt ved å fange etylen.

Disse eksemplene viser at MOF-er ikke bare er «fine» porøse materialer for grunnforskning, men også viktige teknologiske plattformer for energi, miljø og biomedisin, som bidrar til å forbedre livskvaliteten.

I Vietnam har mange forskningsgrupper ved universiteter og vitenskapelige institutter brukt MOF-er i katalyse, gasslagring og legemiddelfrigjøring. Dette viser at innenlandske forskere holder tritt med avanserte teknologitrender.

I løpet av de neste årene vil MOF-er bli introdusert i semiindustrielle prosesser, integrert i vannhøstingsutstyr, CO₂-fangst, adsorpsjonskolonner og finfiltreringsmembraner.

Det forventes at MOF-er kan designes på forespørsel i løpet av de neste 5–10 årene for sikker hydrogenlagring, selektiv molekylær separasjon, svært sensitiv miljøregistrering og grønn kjemisk katalyse – noe som reduserer energikostnader, kutter utslipp og åpner opp en ny generasjon av markeder for rammeverksmaterialer.

Med den raske utviklingen av kunstig intelligens er det ikke umulig at AI vil fremme etableringen av MOF-er med høy anvendelsesverdi på mange andre felt.

Professor Omar Yaghi og hans preg ved VNU-HCM

Professor Yaghi besøkte campusen til VNU-HCM i 2010 - Foto: DPCC

I løpet av 30 år med etablering og utvikling har VNU-HCM alltid mottatt verdifullt fellesskap fra mange internasjonale eksperter og forskere – oppriktige og dedikerte venner som har gitt oss store lærdommer innen ledelse, forskning og innovasjon.

Spesielt professor Omar M. Yaghi (University of California, Berkeley - UCB), verdens ledende forsker på metallorganiske rammeverk (MOF-er), har satt dype spor ved VNU-HCM.

Med en streng, men inspirerende arbeidsstil, bidrar professoren ikke bare til å oppnå mange spesifikke resultater, men bidrar også til å omforme skolens bevissthet og vitenskapelige forskningskultur.

Fra samarbeidsprosessen har VNU-HCM trukket verdifulle lærdommer: Disiplin og lidenskap: Vitenskapelig arbeid krever seriøsitet, intens lidenskap og standard laboratoriedisiplin; Fremragende kvalitet : All forskning må oppfylle internasjonale standarder, kun publisert i de mest prestisjefylte tidsskriftene; Talent og behandling: Forskere må støttes av ledende rådgivere, tilstrekkelige forskningsforhold og et regime som samsvarer med "markedsverdi"; Anvendbarhet: Selv om det er grunnforskning, må den fortsatt sikte mot evnen til å søke og tiltrekke seg finansiering – noe professor Yaghi selv har gjort direkte med VNU-HCM; Humanitet og stringens: Streng i ekspertise, men likevel vennlig, nær og alltid klar til å dele.

I 2022 ble professor Omar M. Yaghi tildelt VinFuture-prisen, men den største betydningen er verdiene han etterlot seg – fra å utdanne den unge generasjonen av forskere, bygge sentre for fremragende forskning (CoE), til å spre ånden av profesjonell forskning og dedikasjon til kunnskap.

Førsteamanuensis, dr. PHAN THANH BINH (tidligere direktør for VNU-HCM)

Tilbake til emnet

Førsteamanuensis, Dr. Nguyen Thanh Vinh - Lyly Nguyen

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