Sursă foto: Dreamstime.com
Din cuprinsul articolului
Academia Regală Suedeză de Științe a anunțat laureații Premiului Nobel pentru Chimie din acest an: Susumu Kitagawa, Richard Robson și Omar M. Yaghi. Cei trei cercetători sunt recompensați „pentru dezvoltarea structurilor metal-organice”, o inovație care oferă științei o gamă uriașă de posibilități, de la captarea apei din aer până la stocarea energiei verzi.
Premiul Nobel pentru Chimie
Potrivit Comitetului Nobel, prin munca lor, cei trei oameni de știință „au deschis drumul către o nouă arhitectură moleculară”, care poate fi adaptată pentru rezolvarea unora dintre cele mai mari provocări ale omenirii: poluarea, lipsa resurselor naturale și schimbările climatice.
Cercetările celor trei laureați au dus la dezvoltarea așa-numitelor Metal-Organic Frameworks (MOF-uri) – rețele formate din ioni de metal și molecule organice care creează structuri tridimensionale extrem de poroase. Acestea acționează ca niște „bureți” la scară moleculară, capabili să absoarbă, să stocheze sau să elibereze diverse substanțe.
Practic, în interiorul acestor rețele există cavități microscopice în care moleculele pot intra și ieși liber. Tehnologia este deja folosită experimental pentru extragerea apei din aerul deșertic, eliminarea poluanților din apă, captarea dioxidului de carbon din atmosferă sau stocarea hidrogenului – o resursă-cheie pentru tranziția energetică.
Premiul Nobel Chimie. Sursa foto Nobelprize
„Structurile metal-organice au un potențial enorm, oferind oportunități nemaiîntâlnite până acum pentru materiale personalizate cu funcții noi”, a declarat Heiner Linke, președintele Comitetului Nobel pentru Chimie.
O descoperire care a început în 1989
Totul a pornit în urmă cu peste trei decenii, în 1989, când profesorul Richard Robson, de la Universitatea din Melbourne, a reușit să combine ioni de cupru cu o moleculă specială care avea patru „brațe” chimice. Fiecare capăt al acestor brațe era atras de ionii de cupru, formând o structură cristalină stabilă și spațioasă – un material comparat de specialiști cu un „diamant plin de cavități”.
Descoperirea sa a deschis o nouă direcție în chimie, deși primele structuri erau instabile. Abia după intervenția celorlalți doi cercetători – Susumu Kitagawa, de la Universitatea Kyoto, și Omar M. Yaghi, de la Universitatea California Berkeley – aceste materiale au devenit viabile și utilizabile.
Între anii 1992 și 2003, Kitagawa a demonstrat că gazele pot pătrunde și ieși din aceste rețele, sugerând că MOF-urile ar putea fi flexibile și controlabile. În același timp, Yaghi a dezvoltat un model de MOF foarte stabil, capabil să fie modificat prin design molecular, pentru a obține proprietăți specifice fiecărei aplicații.
De la laborator la aplicații practice
Datorită acestor descoperiri, chimia materialelor a intrat într-o nouă etapă. În prezent, cercetătorii din întreaga lume au creat zeci de mii de tipuri de MOF-uri, fiecare cu utilizări diferite.
Unele pot filtra substanțe toxice precum PFAS-urile din apă, altele pot descompune urmele de medicamente care ajung în ecosisteme, iar altele pot captura dioxid de carbon direct din aer. În plus, structurile sunt testate pentru a colecta apă din atmosferă, chiar și în condiții extreme de secetă, ceea ce le face utile în zonele aride ale globului.
Cine sunt laureații
- Susumu Kitagawa este profesor la Universitatea din Kyoto (Japonia) și este considerat un pionier al chimiei poroase.
- Richard Robson activează la Universitatea din Melbourne (Australia), fiind cel care a pus bazele teoretice ale acestor rețele.
- Omar M. Yaghi, cercetător la Universitatea din California, Berkeley (SUA), este cunoscut pentru contribuțiile sale la dezvoltarea materialelor cu structură modulară și pentru conceptul de „chimie reticulară”.
O tradiție de peste un secol
De la înființarea sa, Premiul Nobel pentru Chimie a fost acordat de 116 ori, recompensând 197 de cercetători. Doar opt femei au primit această distincție de-a lungul istoriei, iar doi savanți – Frederick Sanger și Barry Sharpless – au câștigat premiul de două ori.
Cel mai tânăr laureat din istorie a fost Frédéric Joliot, la 35 de ani, iar cel mai vârstnic, John B. Goodenough, a primit premiul la 97 de ani.
Anul trecut, distincția a mers către David Baker, Demis Hassabis și John Jumper, pentru dezvoltarea programelor de inteligență artificială care pot prezice structura proteinelor – o revoluție în biologie și medicină.
