Nobel z chemii 2025: sieci metaloorganiczne, czyli ażurowy materiał przyszłości

Trzech laureatów tegorocznej Nagrody Nobla z dziedziny chemii pochodzi z trzech różnych krajów: Japonii, Australii i Stanów Zjednoczonych. To Susumu Kitagwa, Richard Robson i Omar M. Yaghi. Komitet Noblowski przyznał to wyjątkowe wyróżnienie "za rozwój szkieletów metaloorganicznych", tzw. MOF-ów (Metal-organic-frameworks). To struktury molekularne materiałów zawierające wolne przestrzenie, przez które mogą przepływać gazy i inne substancje chemiczne. Dlaczego są tak wyjątkowe? I czym właściwie są te struktury?

Składają się z cząstek metalu połączonych cząsteczkami organicznymi, w taki sposób, który zachowuje duże puste przestrzenie między cząstkami, umożliwiając z ten sposób przenikanie gazów przez cała strukturę. W oparciu o zasadę konstrukcji MOF-ów można tworzyć materiały posiadające bardzo różne zastosowania, co otwiera zupełnie nowy rozdział w chemii materiałowej.

Gdzie MOF-y znajdują zastosowanie i jakie role mogą spełniać? W bardzo wielu dziedzinach życia. Niektóre z nich to:

• Oczyszczanie środowiska poprzez pochłanianie trujących gazów.
• Wychwytywanie nadmiaru CO2 emitowanego przez przemysł.
• Magazynowanie gazów takich jak wodór czy metan.
• Kataliza chemiczna, czyli proces przyspieszania niektórych reakcji chemicznych.
• Pozyskiwanie wody z powietrza, ponieważ struktury te mogą wiązać parę wodną obecną w powietrzu nawet na rozgrzanej pustyni.
• Nowoczesna elektronika.
• Produkcja farmaceutyczna.

Szwedzka Królewska Akademia podkreśliła, że MOF-y to jeden z najbardziej rewolucyjnych materiałów XXI wieku, cechujący się niezwykła elastycznością i wszechstronnością. 

Nagrody Nobla - pasjonująca historia wyrzutów sumienia szwedzkiego wynalazcy

Nagroda Nobla powstała z inicjatywy szwedzkiego wynalazcy i przedsiębiorcy Alfreda Nobla. Mężczyzna zyskał światowej sławy rozgłos i ogromny majątek dzięki wynalezieniu w 1867 r. dynamitu, będącego mieszaniną nitrogliceryny i ziemi okrzemkowej. Wynalazek był przełomowy, ponieważ taka mieszanina sprawiała, że transport i użycie materiałów wybuchowych stał się znacznie bardziej bezpieczny niż wcześniej. Zarobione dzięki wynalezieniu dynamitu pieniądze Nobel zainwestował w rozwój swoich biznesów: z jednej strony rozwijał na dużą skalę produkcję dynamitu (założył blisko 100 fabryk i laboratoriów w 20 państwach), z drugiej prowadził dalszą działalność jako wynalazca - jego spółki zarejestrowały ponad 350 różnych patentów. Inwestował w różne branże: naftową, górnictwo, produkcja sztucznego kauczuku czy jedwabiu.

Punktem zwrotnym w jego życiu była chwila, w której jedna z gazet pomyliła się i po śmierci jego brata opublikowała nekrolog wynalazcy. Nobel przeczytał niezwykle krytyczny tekst, w którym obarczano go winą za wynalezienie śmiercionośnego materiału. Nie chcąc być tak zapamiętanym sporządził testament, w którym przekazał znaczną część swojego majątku na cele rozwoju nauki. Zgodnie z zapisami sporządzonego w 1895 r. testamentu 31 milionów ówczesnych koron szwedzkich trafiło na specjalny fundusz, z którego co roku miały być wypłacane nagrody za najwybitniejsze odkrycia w pięciu dziedzinach: medycyny i fizjologii, chemii, fizyki, literatury (gdzie laureatów mieli wskazywać przedstawiciele Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk) oraz za wybitne osiągnięcia w działalności na rzecz pokoju na świecie (za tę nagrodę miał odpowiadać osobny komitet w Oslo).

Walka o realizację testamentu Nobla

Co ciekawe po ogłoszeniu testamentu rodzina Nobla próbowała podważyć jego zapisy - ostatecznie testament pozbawił ją gigantycznej fortuny. Spór sądowy trwał kilka lat, a jego efektem było powołanie specjalnej fundacji, która miała zarządzać zgromadzonym kapitałem tak, by fundusz generował stabilne dochody i środki na nagrody nie zostały zbyt szybko wyczerpane. I chyba robi to skutecznie biorąc pod uwagę, że nagrody są przyznawane już od 125 lat. Pierwsze Noble przyznano bowiem już w 1901 r., 5 lat po śmierci fundatora, a laureatami byli m.in. Wilhelm Roentgen czy Henry Dunant - założyciel Czerwonego Krzyża. Od pierwszej edycji nagrody są wręczane 10 grudnia - w rocznicę śmierci Nobla, choć ich ogłoszenie ma miejsce znacznie wcześniej, zwykle na początku października.

Kto i za co otrzymał Nobla z dziedzinie chemii w poprzednich latach?

2021: Laureatami Nagrody Nobla z chemii zostali Benjamin List i David MacMillan. Zostali wyróżnieni za rozwój asymetrycznej katalizy organicznej. To odkrycie pozwoliło na konstruowanie precyzyjnych cząsteczek wykorzystywanych w farmaceutyce i rozwiązaniach prośrodowiskowych.

2022: Prestiżową nagrodę przyznano Carolyn Bertozzi, Mortenowi Meldalowi i Barry'emu Sharplessowi za rozwój chemii click i chemii bioortogonalnej.

2023: Nagroda trafiła do Moungi G. Bawendi, Louisa E. Brusa i Alexeia Ekimova za odkrycie i syntezę kropek kwantowych (wykorzystywaną dziś m.in. w nowoczesnych monitorach).

2024: Prestiżową nagrodę przyznano Johnowi Jumperowi, Demisowi Hassabisowi i Davidowi Bakerowi. Naukowcy ci prowadzili prace nad przewidywaniem struktury białek i projektowaniem nowych białek.