2025 Nobel Kimya Ödülü: 'Bulmaca oyuncağından' yüzyılın malzemesine

2025 Nobel Kimya Ödülü, çöllerde su tutmaktan, CO₂ depolamaya ve vücuda ilaç taşımaya kadar geniş kapsamlı potansiyel uygulamalara sahip devrim niteliğindeki gözenekli malzemeler olan metal-organik çerçevelerin (MOF'lar) geliştirilmesine öncülük eden üç bilim insanına verildi.

8 Ekim'de Stockholm'deki İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi'nde düzenlenen duyuru töreninde 2025 Nobel Kimya Ödülü'nü kazanan üç bilim insanının isimleri bir ekranda gösteriliyor - Fotoğraf: REUTERS

8 Ekim'de İsveç'in Stokholm kentinde Susumu Kitagawa (74 yaşında, Kyoto Üniversitesi - Japonya), Richard Robson (88 yaşında, Melbourne Üniversitesi - Avustralya) ve Omar M. Yaghi (60 yaşında, Kaliforniya Üniversitesi - Berkeley, ABD) adlı üç bilim insanına 117. Nobel Kimya Ödülü verildi.

Başarıları, entelektüel hırsın, araştırma azminin ve sınır ötesi bilimsel iş birliğinin gücünün güzel bir hikayesini anlatıyor.

Çok amaçlı köpük malzeme uygulaması

Kazanan çalışmanın adı "Metal-organik çerçevelerin (MOF'lar) geliştirilmesi". Bu yapıda, metal iyonları karbon radikalleri içeren uzun organik moleküllere bağlı bir temel görevi görür. Bu kombinasyon, büyük boşluklara sahip kristaller oluşturur; yani benzersiz özelliklere sahip gözenekli malzemeler.

Kimyagerler, yapı taşlarını değiştirerek belirli maddeleri yakalayıp depolayacak, kimyasal reaksiyonları destekleyecek veya elektriği iletecek MOF'lar tasarlayabilirler.

Nobel Kimya Komitesi Başkanı Heiner Linke, ödül töreninde yaptığı açıklamada, "Metal-organik çerçeveler, çok sayıda yeni işleve sahip özelleştirilmiş malzemeler yaratmak için benzeri görülmemiş fırsatlar sunan muazzam bir potansiyele sahip" dedi.

Üç bilim insanının öncü keşiflerinden , araştırmacılar on binlerce farklı MOF türü geliştirerek bilim ve teknoloji için sayısız yeni yön açtılar.

Hikaye, 1989 yılında Melbourne Üniversitesi'nde (Avustralya) Profesör Richard Robson'un kimyasal yapılar oluşturmanın yeni bir yolunu denemesiyle başlıyor.

Pozitif yüklü bakır iyonlarını, her bir kolunun ucunda bakır iyonlarını çeken bir kimyasal gruba sahip dört kollu bir molekülle birleştirdi. Sonuç, sayısız boşluk içeren bir elmas gibi düzenli, açık alanlı bir yapıya sahip bir kristal oldu.

Robson ve meslektaşları daha sonra içi boş bir koordinasyon ağı oluşturmak için "çubuk-düğüm" prensibini geliştirerek, istenen şekilde metal-organik iskeletler tasarlamanın önünü açtılar. Ancak, başlangıçtaki yapılar dengesizdi ve çökmeye meyilliydi; bu da ilk aşamadaki en büyük engeldi.

Üç kıtada tek bir atılım

Ancak Susumu Kitagawa ve Omar Yaghi adlı iki bilim insanı bu yönteme sağlam bir temel kazandırdı. 1992'den 2003'e kadar bir dizi devrim niteliğinde keşifte bulundular.

Kyoto Üniversitesi'nde (Japonya) Profesör Kitagawa, 1997'den önce, içinde hiçbir şey yoksa içi boş organik kristallerin çökeceği yönündeki yaygın inanışı yıktı.

Hem gözenekli hem de dayanıklı organik-metal hibritler yaratmanın mümkün olduğunu ve gazların bu yapıların içine girip çıkabileceğini gösterdi. Ayrıca, tıpkı insan akciğerleri gibi, MOF'ların adsorbe ettikleri moleküllere tepki olarak genişleyip daralma yeteneğini tanımlayan "nefes alan MOF'lar" terimini de ortaya attı.

Genç bir lisansüstü öğrencisi ve geleceğin profesörü olan Yaghi, malzeme kimyasının neden sadece "çalkala ve pişir" ile sınırlı olduğunu merak ediyordu. Buradan yola çıkarak, moleküler blokları bir yapboz bulmacası gibi "dikerek" tasarıma göre bir kristal kafes oluşturma fikrini ortaya attı.

Bu düşünce "retiküler kimya"nın temelini oluşturdu ve yeni malzemeye MOF adını veren de oydu. Ayrıca teorik tasarımlar geliştirerek, devasa yüzey alanı ve yüksek stabilitesiyle klasik malzeme MOF-5'i yarattı.

Laboratuvarda uykusuz geceler, çatlamış kristaller ve sayısız başarısızlıktan sonra, Bay Robson MOF'ların temelini attı. Bay Kitagawa esnek gözenekliliği gösterdi ve Bay Yaghi, bilim camiasının imalat ve yaşam alanlarına yönelik uygulamaları genişletmeye devam etmesine yardımcı olmak için yöntemleri ve dili sistemleştirdi.

Üç kıtada ayrı ayrı çalışmalarına rağmen kimyanın bu üç devi onlarca yıldır meslektaş ve yakın dost olmuş, 1989'dan bu yana birbirlerinin araştırma alanındaki atılımlarını tamamlamışlardır.

Nobel Kimya Komitesi üyesi Olof Ramström, keşiflerini Harry Potter kitaplarındaki "Hermione Granger'ın sihirli çantası"na benzetti; dışarıdan küçük ama içine koca bir dünya sığacak kadar büyük.

O ilk yıllar ve on yıllar süren araştırmalar, bugünün prestijli Nobel Ödülü'nü getirdi. MOF'un hikâyesi elbette daha yeni başlıyor.

(a) MOF oluşum süreci; (b) Gaz veya diğer maddelerin MOF'a adsorpsiyon süreci - Veri: SPRINGER; Veri: TV

Laboratuvardan hayata

MOF'lar artık üretimde ve günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. Nobel Komitesi tarafından belirtilen kullanımlara ek olarak, bu malzeme aynı zamanda CO₂ emisyonlarını depolayarak faydalı organik ürünlere dönüştürebilir, vücutta ilaç salınımını sağlayabilir, kimyasal reaksiyonları katalize edebilir ve hatta etileni hapsederek meyvelerin olgunlaşma sürecini yavaşlatabilir.

Bu örnekler, MOF'ların yalnızca temel araştırmalar için "güzel" gözenekli malzemeler olmadığını, aynı zamanda enerji, çevre ve biyomedikal alanlarında önemli teknolojik platformlar olduğunu ve yaşam kalitesinin iyileştirilmesine katkıda bulunduğunu göstermektedir.

Vietnam'da, üniversiteler ve bilimsel enstitülerdeki birçok araştırma grubu, kataliz, gaz depolama ve ilaç salınımı için MOF'ları kullanmıştır. Bu, yerli bilim insanlarının ileri teknoloji trendlerini takip ettiğini göstermektedir.

Önümüzdeki birkaç yıl içerisinde MOF'lar yarı endüstriyel proseslere dahil edilecek, su toplama ekipmanlarına, CO₂ yakalamaya, adsorpsiyon kolonlarına ve ince filtrasyon membranlarına entegre edilecek.

Önümüzdeki 5-10 yıl içerisinde MOF'ların güvenli hidrojen depolama, seçici moleküler ayırma, yüksek hassasiyetli çevresel algılama ve yeşil kimyasal kataliz için talebe göre tasarlanabileceği, enerji maliyetlerinin düşürülebileceği, emisyonların azaltılabileceği ve yeni nesil çerçeve malzemeleri pazarlarının açılabileceği öngörülüyor.

Yapay zekânın hızla gelişmesiyle birlikte, yapay zekânın birçok başka alanda da uygulama değeri yüksek MOF'ların oluşturulmasını teşvik etmesi imkânsız değildir.

Profesör Omar Yaghi ve VNU-HCM'deki eseri

Profesör Yaghi, 2010 yılında VNU-HCM kampüsünü ziyaret etti - Fotoğraf: DPCC

VNU-HCM, 30 yıllık kuruluş ve gelişme sürecinde, yönetim, araştırma ve inovasyon alanında büyük dersler vermiş, samimi ve özverili dostlar olan birçok uluslararası uzman ve bilim insanının değerli yoldaşlığını her zaman kazanmıştır.

Özellikle metal-organik iskeletler (MOF'lar) konusunda dünyanın önde gelen bilim insanı Profesör Omar M. Yaghi (Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley - UCB), VNU-HCM'de derin bir iz bıraktı.

Profesör, sıkı ama ilham verici çalışma tarzıyla, yalnızca birçok özel sonuca ulaşılmasına yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda okulun farkındalığının ve bilimsel araştırma kültürünün yeniden şekillenmesine de katkıda bulunuyor.

VNU-HCM, işbirliği sürecinden değerli dersler çıkardı: Disiplin ve tutku: Bilimsel çalışma ciddiyet, yoğun tutku ve standart laboratuvar disiplini gerektirir; Üstün kalite : Tüm araştırmalar uluslararası standartlara uygun olmalı ve yalnızca en prestijli dergilerde yayınlanmalıdır; Yetenek ve tedavi: Bilim insanları önde gelen danışmanlar, yeterli araştırma koşulları ve "piyasa değeri" ile orantılı bir rejim tarafından desteklenmelidir; Uygulanabilirlik: Temel bir araştırma olsa bile, yine de başvuru yapma ve fon çekme yeteneğini hedeflemelidir - Profesör Yaghi'nin VNU-HCM ile doğrudan yaptığı bir şey; İnsanlık ve titizlik: Uzmanlık konusunda katı ancak yine de nazik, yakın ve her zaman paylaşmaya hazır.

2022 yılında Profesör Omar M. Yaghi, VinFuture Ödülü'ne layık görüldü, ancak daha büyük önemi, genç nesil bilim insanlarını eğitmekten, Mükemmeliyet Merkezleri (CoE) kurmaya, profesyonel araştırma ruhunu ve bilgiye adanmışlığı yaymaya kadar geride bıraktığı değerlerdir.

Doçent Dr. PHAN THANH BINH (VNU-HCM'nin eski Direktörü)

Konuya geri dön

Doçent, Dr. Nguyen Thanh Vinh - Lyly Nguyen

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