Структуры, которые работают как волшебная сумочка Гермионы, приносят Нобелевскую премию по химии

Эти необычные сооружения могут собирать воду из воздуха, улавливать парниковые газы и многое другое

Разработка нового класса универсальных металлических»молекулы углерода» принесли трем ученым Нобелевскую премию по химии за 2025 год. Представьте себе металлоорганические каркасы, или MOF, в виде сот или клеток. Внутри находятся большие полости. В зависимости от того, как они устроены, MOF могут накапливать — а затем выделять — любой из широкого спектра полезных химических веществ, иногда в огромных количествах.Улоф Рамстрем — член Нобелевского комитета по химии. Он сравнил MOFs с заколдованной сумочкой Гермионы из серии «Гарри Поттер». Они “маленькие снаружи, но очень, очень большие внутри”, — отметил он 8 октября. Это было во время объявления премии Шведской королевской академии наук за этот год.

Давайте узнаем о Нобелевской премии

Некоторые МОФ могут извлекать воду из воздуха пустыни, а затем использовать ее для питья. Другие могут поглощать вредные длины волн света, чтобы не повредить культурные растения. Некоторые MOF могут быть заполнены химическим веществом, которое разрушает загрязняющие вещества, с которыми они соприкасаются. Инженеры уже изучают способы встраивания таких MOF в одежду в качестве защиты от определенных токсичных химических веществ. MOF могут улавливать парниковые газы, такие как углекислый газ, выделяемый на многих промышленных предприятиях. Они даже могут извлекать из воды химические вещества, известные как PFAS.По словам Рамстрема, список того, что могут сделать MOF, “можно продолжать и продолжать”.

Награда этого года “подчеркивает величайшую силу химии — способность проектировать и создавать молекулярные структуры, которые решают глобальные проблемы”. говорит Дороти Джей Филлипс. Она президент Американского химического общества.

<загрузка iframe="ленивый" заголовок="объяснение электронного преобразования: MOF (металлоорганическая структура)" width="500" height="281" src="https://www.youtube.com/embed/zQ9J4Y0c0wA?feature=oembed " frameborder="0" разрешить="акселерометр; автоматическое воспроизведение; запись в буфер обмена; зашифрованный носитель; гироскоп; картинка в картинке; веб-публикация" referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin" allowfullscreen>

Долгий путь к этой награде

Все началось в конце 1980-х. Тогда Ричард Робсон из Мельбурнского университета в Австралии выяснил, что сочетание ионов меди с органическими соединениями или соединениями на основе углерода создает молекулярную структуру, подобную кристаллу. Она была похожа на структуру алмаза.Но этот новый материал был другим. В отличие от молекул алмаза, которые плотно прилегают друг к другу, новая структура Робсона была полна дыр. И эти дыры оказались бы очень и очень полезными. 

Несколько лет спустя Сусуму Китагава из Киотского университета в Японии приступил к созданию новых MOF. В конце концов, его команда нашла такой, который мог бы поглощать такие газы, как метан, азот и кислород.

Примерно в то же время Омар Яги из Калифорнийского университета в Беркли также начал комбинировать ионы металлов и органические молекулы. К 1999 году он создал высокостабильную комбинацию. Она называлась MOF-5 и имела огромную площадь поверхности. Всего несколько граммов, примерно столько же, сколько в кубике сахара, занимали площадь, равную футбольному полю.Рамстрем отмечает, что такой материал может быть использован для поглощения большого количества газа.

<загрузка iframe="ленивый" заголовок=""Они использовали базовые принципы химии и смогли создать замечательные материалы."" width="500" height="281" src="https://www.youtube.com/embed/OIG02qJr9ps?feature=oembed " frameborder="0" разрешить="акселерометр; автозапуск; запись в буфер обмена; зашифрованный носитель; гироскоп; картинка в картинке; веб-ресурс для обмена" referrerpolicy="полный экран для всех источников">

Яги впервые услышал о своей победе в аэропорту. Когда он собирал багаж, у него зазвонил телефон. Звонок был из Швеции. “Это было потрясающе”, — сказал он на пресс-конференции. С тех пор, добавил он, его телефон не переставал звонить.Яги, родители которого были палестинскими беженцами, приехал в Соединенные Штаты из Иордании подростком. Он считает, что своим успехом он обязан государственным школам США. Он “привлекает таких людей, как я, из неблагополучных семей — беженцев — и позволяет вам усердно работать и выделяться”.

Робсон, Китагава и Яги разделят приз в размере 11 миллионов шведских крон (более 1,1 миллиона долларов).