A fémorganikus térhálók kifejlesztői vehetik át idén a kémiai Nobel-díjat

A három tudós a nyolcvanas évek végén olyan molekuláris szerkezeteket hozott létre, amelyek nagy porozitásúak, és amelyeken keresztül gázok és más vegyi anyagok áramolhatnak. Ezek az úgynevezett fémorganikus térhálók (MOF) alkalmasak bizonyos anyagok megkötésére és tárolására. Felhasználhatók például a sivatagi levegőből történő vízgyűjtésre, a szén-dioxid megkötésére, mérgező gázok tárolására vagy kémiai reakciók katalizálására – olvasható az akadémia közleményében.

Ezekben a molekuláris szerkezetekben a fémionok sarokkövekként működnek, amelyeket hosszú szerves (szénalapú) egységek kötnek össze. A fémionok és az összekötő szerves hidak együttesen nagy térfogatú, szűk üregeket tartalmazó kristályokat alkotnak. Ezeket a porózus anyagokat nevezik fémorganikus térhálóknak. A MOF-okban használt építőelemek változtatásával a kémikusok úgy tervezhetik meg őket, hogy azok adott anyagokat kössenek meg és tároljanak. A MOF-ok katalizálhatnak kémiai reakciókat, és léteznek az elektromos áramot vezető MOF-ok is.

„A fémorganikus térhálók hatalmas potenciállal rendelkeznek, és korábban elképzelhetetlen lehetőségeket teremtenek az új tulajdonságokkal rendelkező, egyedi anyagok gyártásában” – hangsúlyozta Heiner Linke, a Nobel-bizottság kémiai szekciójának elnöke.

Olof Ramström, a Nobel-bizottság tagja a fémorganikus térhálókat a Harry Potter-könyvekből ismert Hermione mindent elnyelő táskájához hasonlította, mivel magyarázata szerint kívülről kicsik, de belülről tágasak.

Az akadémia közleményében felidézték, hogy Richard Robson a nyolcvanas évek végén új módon tesztelte az atomok természetes viselkedésének következményeit. Pozitív töltésű rézionokat kombinált négy kötőhellyel rendelkező szerves molekulával. Ez utóbbi karjai kapcsolódtak a rézionokkal. A kombináció révén rendezett szerkezetű, üreges kristály képződött. A létrejött szerkezet olyan volt, mint egy számtalan apró üreggel teli gyémánt.

Robson azonnal felismerte az új molekuláris szerkezetben rejlő lehetőségeket, de az akkor még instabil volt és könnyen összeomlott. Kitagava Szuszumu és Omar M. Yaghi 1992 és 2003 között külön-külön elért úttörő felfedezései alapozták meg a fémorganikus térháló szintézisét.

Kitagava kimutatta, hogy a gázok be- és kiáramolhatnak a MOF-okból, és azok flexibilitását is megjósolta. Yaghinak sikerült létrehoznia egy nagyon stabil MOF-ot, és elérte, hogy tulajdonságai kívánságra módosíthatók legyenek.

A díjazottak úttörő felfedezéseit követően a tudósok több tízezer különböző fémorganikus térhálót hoztak létre. Ezek közül több is hozzájárulhat az emberiség sürgető problémáinak megoldásához, például a le nem bomló, örök vegyi anyagok (PFAS) vízből történő kiválasztásához, a környezetben található gyógyszermaradványok lebontásához, a szén-dioxid megkötéséhez vagy a sivatagi levegőből történő vízgyűjtéshez.

A bejelentésen elhangzott, hogy a fémorganikus térhálókat biológiai kompatibilitásuk és gyógyászati felhasználásuk szempontjából is vizsgálják.

A 74 éves Kitagava Szuszumu alma matere, a Kiotói Egyetem kémiaprofesszora. A 88 éves Richard Robson, aki az Oxfordi Egyetemen doktorált, Ausztráliában, a Melbourne-i Egyetemen dolgozik. A 60 éves Omar M. Yaghi az Illinois-i Egyetemen doktorált, és jelenleg a Kaliforniai Egyetem Berkeley-i intézményének tudósa.

A díjazottakat bejelentő október 8-i sajtótájékoztatón telefonon sikerült elérni Kitagava Szuszumut, aki elmondta, hogy nagyon meglepte őt Hans Ellegren, a Svéd Királyi Tudományos Akadémia főtitkárának hívása.

„Nagy megtiszteltetés számomra, és nagy örömmel tölt el, hogy régóta folyó kutatásaimat elismerték. Nagyon köszönöm!” – mondta a japán tudós.

Ellegren hozzátette, hogy mind a három tudós „nagyon boldog volt”, amikor megtudták a hírt.

Robson, akit az AP hírügynökségnek is sikerült elérnie, elmondta, hogy „természetesen nagyon örül, és fel is izgatta a hír”, de hozzátette, hogy „életének egy késői szakaszában érte, amikor már nem biztos, hogy olyan állapotban van, hogy képes legyen megbirkózni vele”.

A Nobel-díjhoz járó 11 millió svéd koronát (388 millió forintot) a tudósok között egyenlő arányban osztják el. A díjat a szokásoknak megfelelően december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján adják át.

A kémiai hagyományosan a harmadik az összesen hat Nobel-díj bejelentésének sorában. Az irodalmi díj október 9-én, a békedíj pedig október 10-én következik. A Nobel-hét október 13-án zárul a közgazdasági Nobel-emlékdíj nyertesének kihirdetésével.