Chemia przyszłości. Odkrycie Noblistów może uratować Ziemię

Laureaci zostali nagrodzeni za rozwój nowatorskich szkieletów metaloorganicznych (metal-organic frameworks - MOF), w których centra z jonów metali są połączone za pomocą cząsteczek organicznych opartych na węglu. W ten sposób tworzą sieć z dużymi przestrzeniami i możliwością regulacji właściwości chemicznych i fizycznych. Przez powstałe “pory" swobodnie mogą przepływać gazy i inne substancje chemiczne.

Te struktury umożliwiają przepływ cząsteczek wewnątrz i na zewnątrz, czyniąc je idealnymi do magazynowania trujących gazów, katalizy reakcji chemicznych, wychwytywania dwutlenku węgla, rozwoju nowych leków, a nawet pozyskiwania wody z powietrza. To ogromny krok w stronę technologii przyszłości.

To nie tylko nowy materiał, ale przede wszystkim platforma z potencjałem do zmiany świata. Elastyczność tych projektów umożliwia chemikom ustalanie ich właściwości pod konkretne zastosowania. Wystarczy zmieniać poszczególne elementy tych struktur, aby przystosować je do wybranych celów.

Susumu Kitagawa (Uniwersytet w Kioto) badał, jak molekuły mogą wnikać i wychodzić ze struktur MOF. Udowodnił przy tym, że mają one “żywe" właściwości. Richard Robson (Uniwersytet w Melbourne) wykorzystał swoje doświadczenie z zakresu chemii koordynacyjnej, aby skonstruować tego typu sieci. Omar M. Yaghi (Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley) dopracował stabilność i funkcjonalność tych struktur, pilnując, aby były elastyczne i wytrzymałe. To pozwoliło zastosować je w praktyce.

Wspólna praca laureatów Nagrody Nobla 2025 z chemii prowadzi do powstania materiałów zdolnych do reagowania, magazynowania i przekształcania. Jednocześnie jest to początek drogi do tworzenia nowych materiałów o nowych funkcjach.

Jednym z potencjalnych kierunków zastosowania MOF-ów jest pozyskiwanie wody z mgły czy wchłanianie dwutlenku węgla. Naukowcy badają te struktury jako katalizatory, filtry, systemy magazynowania wodoru czy materiały do wychwytywania zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych.

Wyobraźnię porusza już sama wizja uzdatniania powietrza pustynnego na wodę pitną. Ta technologia mogłaby odmienić oblicze suchych regionów Ziemi. Jednocześnie ten materiał może działać jak magazyn energii. W efekcie MOF-y mogą wspierać rozwój baterii, ogniw i systemów konwersji chemicznej.

Nagroda Nobla 2025 w dziedzinie chemii podkreśla, że przyszłość nauki skupia się na budowaniu całych systemów mogących odmienić świat. Chemia staje się infrastrukturą zdolną do wspierania transformacji energetycznej, adaptacji do klimatu i ochrony środowiska naturalnego.

Mimo że jest to wielki przełom w nauce, to MOF-y wciąż mierzą się z poważnymi wyzwaniami. Chociaż udało się uzyskać znakomite rezultaty w warunkach laboratoryjnych, to przeniesienie tego na skalę globalną jest znacznie trudniejsze. Zmiana materiałów w warunkach przemysłowych to nie tylko kwestia technologii, ale też infrastruktury, regulacji i popytu rynkowego.

Źródła: rp.pl, tvn24.pl, wiadomosci.dziennik.pl, nobelprize.org, chemistryworld.com, reuters.com