منحت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2025 للدكتور سوسومو كيتاجاوا والدكتور ريتشارد روبسون والدكتور عمر ياغي لأعمالهم في تطوير نوع جديد من الهندسة الجزيئية يعرف باسم الأطر العضوية المعدنية (MOFs). وينتمي العلماء الثلاثة إلى جامعات كيوتو في اليابان، وملبورن في أستراليا، وبيركلي في الولايات المتحدة، على التوالي.
وجاء في بيان صادر عن الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أن الثلاثي ابتكروا "تركيبات جزيئية بمساحات كبيرة يمكن أن تتدفق من خلالها الغازات والمواد الكيميائية الأخرى".هذه البلورات المساميةيمكن استخدامها لجمع المياه من الهواء الصحراوي، أو التقاط ثاني أكسيد الكربون، أو تخزين الغازات السامة، أو تفكيك آثار المستحضرات الصيدلانية في البيئة.
قال السيد هاينر لينك، رئيس لجنة نوبل للكيمياء: "تتمتع الأطر العضوية المعدنية بإمكانات هائلة، مما يوفر فرصًا غير متوقعة من قبل -لمواد مصنوعة خصيصًا بوظائف جديدة".
يكمن الابتكار وراء الأطر المعدنية العضوية في الطريقة التي تعمل بها الأيونات المعدنية كحجر أساس، حيث ترتبط ببعضها بواسطة جزيئات طويلة ذات أساس{0} من الكربون. تشكل هذه المكونات معًا بلورات منظمة تحتوي على تجاويف كبيرة. ومن خلال اختيار وحدات بناء مختلفة بعناية، يستطيع الكيميائيون تصميم الأطر العضوية المعدنية لالتقاط مواد معينة، أو تحفيز التفاعلات الكيميائية، أو حتى توصيل الكهرباء.
ووفقا للسيد أولوف رامستروم، عضو لجنة نوبل للكيمياء، يمكن مقارنة الشكل الجديد للهندسة الجزيئية بحقيبة يد شخصية هاري بوتر الخيالية هيرميون جرانجر: صغيرة من الخارج ولكنها كبيرة جدا من الداخل.
وقد ابتكر الكيميائيون، الذين عملوا بشكل منفصل ولكنهم أضافوا إلى اكتشافات بعضهم البعض، طرقًا لصنع أطر معدنية عضوية مستقرة. بدأت قصة الأطر العضوية المعدنية في عام 1989 عندما اكتشف الدكتور روبسون استخدامًا جديدًا للخصائص المتأصلة في الذرات. قام بدمج أيونات النحاس موجبة الشحنة مع جزيء ذي أربعة-أذرع، وينتهي كل ذراع بمجموعة كيميائية تنجذب إلى النحاس. وكانت النتيجة ظهور-بلورة واسعة ومرتبة بشكل جيد - تشبه الماسة المليئة بعدد لا يحصى من التجاويف. وسرعان ما أدرك الدكتور روبسون إمكانات هذا الهيكل، ولكن التصاميم المبكرة كانت غير مستقرة وعرضة للانهيار.
بين عامي 1992 و2003، اعتمد الدكتور كيتاجاوا والدكتور ياغي على عمل روبسون، مما وفر للبنية الجزيئية أساسًا دائمًا. أثبت الدكتور كيتاجاوا أن الغازات يمكن أن تتدفق داخل وخارج الهياكل وتوقع مرونتها. وفي الوقت نفسه، أنشأ الدكتور ياغي أطرًا عضوية معدنية مستقرة للغاية وأظهر أنه يمكن تعديل هذه الأطر بشكل عقلاني للحصول على خصائص جديدة ومفيدة. منذ عملهم الرائد، قام الكيميائيون في جميع أنحاء العالم بإنشاء عشرات الآلاف من الأطر العضوية المعدنية، مما أدى إلى فتح التطبيقات التي يمكن أن تعالج بعض التحديات الأكثر إلحاحًا التي تواجه البشرية. لقد فتحت اكتشافات الفائزين جبهة جديدة في الكيمياء، حيث حولت الأطر العضوية المعدنية إلى أدوات متعددة الاستخدامات للابتكار عبر الصناعات ومجالات البحث.
وسيقام حفل توزيع الجوائز يوم 10 ديسمبر، ذكرى وفاة ألفريد نوبل، مؤسس الجوائز. أنشأ نوبل، وهو مخترع ورجل صناعة سويدي اشتهر بصنع الديناميت، الجوائز في وصيته عام 1895، تاركًا جزءًا كبيرًا من ثروته لتكريم أولئك الذين "يحقق عملهم أعظم فائدة للبشرية".