Premiul Nobel pentru Chimie 2025: De la „jucărie puzzle” la materialul secolului

Premiul Nobel pentru Chimie din 2025 a fost acordat la trei oameni de știință care au fost pionierii dezvoltării structurilor metalo-organice (MOF) - materiale poroase revoluționare cu o gamă largă de aplicații potențiale, de la captarea apei în deșerturi, stocarea CO₂ până la administrarea medicamentelor în organism.

Un ecran îi prezintă pe cei trei oameni de știință care au câștigat Premiul Nobel pentru Chimie în 2025 în timpul ceremoniei de anunțare de la Academia Regală Suedeză de Științe din Stockholm, pe 8 octombrie - Foto: REUTERS

Pe 8 octombrie, la Stockholm (Suedia), cei trei oameni de știință Susumu Kitagawa (74 de ani, Universitatea Kyoto - Japonia), Richard Robson (88 de ani, Universitatea Melbourne - Australia) și Omar M. Yaghi (60 de ani, Universitatea din California - Berkeley, SUA) au primit cel de-al 117-lea Premiu Nobel pentru Chimie.

Realizările lor spun o frumoasă poveste despre ambiția intelectuală, perseverența în cercetare și puterea colaborării științifice transfrontaliere.

Aplicare multifuncțională a materialului spumos

Lucrarea câștigătoare se numește „Dezvoltarea structurilor metalo-organice” (MOF). În această structură, ionii metalici acționează ca fundație, fiind legați de molecule organice lungi care conțin radicali de carbon. Această combinație creează cristale cu cavități mari - materiale poroase cu proprietăți unice.

Prin modificarea elementelor constitutive, chimiștii pot proiecta MOF-uri pentru a capta și stoca substanțe specifice, a promova reacții chimice sau a conduce electricitatea.

„Structurile metalo-organice au un potențial enorm, deschizând oportunități fără precedent pentru crearea de materiale personalizate cu multe funcții noi”, a declarat Heiner Linke, președintele Comitetului Nobel pentru Chimie, la ceremonia de premiere.

Pornind de la descoperirile inovatoare ale a trei oameni de știință, cercetătorii au dezvoltat zeci de mii de tipuri diferite de MOF-uri, deschizând nenumărate direcții pentru știință și tehnologie.

Povestea începe în 1989, când profesorul Richard Robson de la Universitatea din Melbourne (Australia) a încercat să exploateze o nouă metodă de a crea structuri chimice.

El a combinat ioni de cupru încărcați pozitiv cu o moleculă cu patru brațe, care avea o grupare chimică ce atrăgea ionii de cupru la vârful fiecărui braț. Rezultatul a fost un cristal cu o structură ordonată, în spațiu deschis, ca un diamant care conține nenumărate cavități.

Robson și colegii săi au dezvoltat apoi principiul „tijă-nod” pentru a crea o rețea de coordonare goală la interior, deschizând calea pentru proiectarea unor structuri metalo-organice în forma dorită. Cu toate acestea, structurile inițiale erau instabile și predispuse la colaps, acesta fiind cel mai mare obstacol în etapa inițială.

Trei continente într-o singură descoperire

Totuși, doi oameni de știință, Susumu Kitagawa și Omar Yaghi, au oferit acestei metode o bază solidă. Din 1992 până în 2003, aceștia au făcut o serie de descoperiri revoluționare.

La Universitatea Kyoto (Japonia), profesorul Kitagawa a infirmat noțiunea populară dinainte de 1997 conform căreia cristalele organice goale s-ar prăbuși dacă nu ar exista nimic în interior.

El a demonstrat că este posibil să se creeze hibrizi organici-metali care sunt atât poroși, cât și rezistenți și că gazele pot circula în și din aceste structuri. De asemenea, a inventat termenul „MOF-uri respirabile”, descriind capacitatea MOF-urilor de a se extinde și contracta ca răspuns la moleculele pe care le adsorb, la fel ca plămânii umani.

Ca tânăr student absolvent și viitor profesor, Yaghi se întreba de ce chimia materialelor se limita la „agitare și coacere”. De acolo, i-a venit ideea de a „coase” blocuri moleculare ca un puzzle pentru a crea o rețea cristalină conform designului.

Această gândire a devenit baza „chimiei reticulare”, iar el a fost cel care a inventat denumirea de MOF pentru noul material. De asemenea, a dezvoltat proiecte teoretice și a creat materialul clasic MOF-5, cu suprafața sa imensă și stabilitate ridicată.

După nopți nedormite în laborator, cristale crăpate și nenumărate defecțiuni, dl. Robson a pus bazele MOF-urilor. Dl. Kitagawa a demonstrat o porozitate flexibilă, iar dl. Yaghi a sistematizat metodele și limbajul pentru a ajuta comunitatea științifică să continue să extindă aplicațiile în industria prelucrătoare și în viața de zi cu zi.

Deși lucrează separat pe trei continente, acești trei giganți ai chimiei au fost colegi și prieteni apropiați timp de decenii, completându-și reciproc descoperirile în cercetare încă din 1989.

Olof Ramström, membru al Comitetului Nobel pentru Chimie, a comparat descoperirea lor cu „geanta magică a Hermionei Granger” din cărțile Harry Potter, mică la exterior, dar suficient de mare pentru a conține o lume întreagă înăuntru.

Acei primi ani și decenii de cercetare au dus la prestigiosul Premiu Nobel de astăzi. Povestea MOF abia începe, desigur.

(a) Procesul de formare a MOF; (b) Procesul de adsorbție a gazului sau a altor substanțe în MOF - Date: SPRINGER; Date: TV

De la laborator la viață

MOF-urile sunt acum utilizate pe scară largă în producție și în viața de zi cu zi. Pe lângă utilizările menționate de Comitetul Nobel, acest material poate, de asemenea, stoca emisii de CO₂ pentru a le transforma în produse organice utile, poate elibera medicamente în organism, poate cataliza reacții chimice și chiar poate încetini procesul de coacere a fructelor prin captarea etilenei.

Aceste exemple arată că MOF-urile nu sunt doar materiale poroase „bune” pentru cercetarea fundamentală, ci și platforme tehnologice importante pentru energie, mediu și biomedicină, contribuind la îmbunătățirea calității vieții.

În Vietnam, numeroase grupuri de cercetare din cadrul universităților și institutelor științifice au aplicat MOF-uri în cataliză, stocarea gazelor și eliberarea medicamentelor. Acest lucru demonstrează că oamenii de știință autohtoni sunt la curent cu tendințele tehnologice avansate.

În următorii ani, MOF-urile vor fi introduse în procesele semi-industriale, integrate în echipamentele de recoltare a apei, captarea CO₂, coloanele de adsorbție și membranele de filtrare fină.

Se așteaptă ca în următorii 5-10 ani, MOF-urile să poată fi proiectate la cerere pentru stocarea sigură a hidrogenului, separarea moleculară selectivă, detectarea mediului de înaltă sensibilitate și cataliza chimică verde – reducând costurile energiei, reducând emisiile și deschizând o nouă generație de piețe de materiale de cadru.

Odată cu dezvoltarea rapidă a inteligenței artificiale, nu este imposibil ca aceasta să promoveze crearea de MOF-uri cu valoare aplicativă ridicată în multe alte domenii.

Profesorul Omar Yaghi și amprenta sa la VNU-HCM

Profesorul Yaghi a vizitat campusul VNU-HCM în 2010 - Foto: DPCC

În cei 30 de ani de înființare și dezvoltare, VNU-HCM a beneficiat întotdeauna de compania valoroasă a numeroși experți și oameni de știință internaționali - prieteni sinceri și dedicați care i-au adus lecții importante în management, cercetare și inovare.

În special, profesorul Omar M. Yaghi (Universitatea din California, Berkeley - UCB), cel mai important om de știință din lume specializat în structuri metalo-organice (MOF), și-a lăsat o amprentă profundă la VNU-HCM.

Cu un stil de lucru strict, dar inspirațional, profesorul nu numai că ajută la atingerea multor rezultate specifice, dar contribuie și la remodelarea conștientizării și a culturii cercetării științifice a școlii.

Din procesul de cooperare, VNU-HCM a tras lecții valoroase: Disciplină și pasiune: Munca științifică necesită seriozitate, pasiune intensă și disciplină de laborator standard; Calitate excepțională : Toate cercetările trebuie să îndeplinească standardele internaționale, fiind publicate doar în cele mai prestigioase reviste; Talent și tratament: Oamenii de știință trebuie să fie susținuți de consilieri de top, condiții de cercetare adecvate și un regim proporțional cu „valoarea de piață”; Aplicabilitate: Chiar dacă este cercetare fundamentală, aceasta trebuie să vizeze totuși capacitatea de a aplica și de a atrage finanțare - lucru pe care profesorul Yaghi însuși l-a făcut direct cu VNU-HCM; Umanitate și rigoare: Stricte în expertiză, dar totuși amabile, apropiate și întotdeauna gata să împărtășească.

În 2022, profesorul Omar M. Yaghi a fost distins cu Premiul VinFuture, dar cea mai mare semnificație o reprezintă valorile pe care le-a lăsat în urmă - de la formarea tinerei generații de oameni de știință, construirea de Centre de Excelență (CoE), până la răspândirea spiritului de cercetare profesională și dedicarea pentru cunoaștere.

Profesor asociat, Dr. PHAN THANH BINH (fost director al VNU-HCM)

Înapoi la subiect

Profesor asociat, Dr. Nguyen Thanh Vinh - Lyly Nguyen

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