Królewska Szwedzka Akademia Nauk ogłosiła laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie chemii za rok 2025. W tym roku to prestiżowe wyróżnienie powędrowało do Susumu Kitagawy, Richarda Robsona oraz Omara M. Yaghiego. Nagrodzono ich za stworzenie zupełnie nowego typu architektury cząsteczkowej - tak zwanych struktur metalo-organicznych, znanych jako MOF-y (Metal-Organic Frameworks). To właśnie dzięki nim naukowcy otworzyli przed chemią nowe możliwości. Opracowane przez nich materiały już zmieniają oblicze chemii materiałowej i mogą odegrać kluczową rolę w walce z największymi wyzwaniami współczesności.
- MOF-y to metalo-organiczne struktury o krystalicznej budowie, które tworzą przestronne pory dla cząsteczek, co czyni je bardzo wszechstronnymi.
- Te materiały znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach - mogą wychwytywać dwutlenek węgla, oczyszczać wodę, magazynować wodór, a nawet spowalniać dojrzewanie owoców.
- Dzięki ich pracy naukowcy mają dziś narzędzia do tworzenia materiałów na miarę XXI wieku, wykorzystywanych m.in. do ochrony środowiska, medycyny i przemysłu elektronicznego.
- MOF-y mają potencjał, by stać się kluczowym materiałem przyszłości w walce ze zmianami klimatu i rozwoju zielonych technologii.
Wyobraźmy sobie przestronne studio, zaprojektowane specjalnie dla... cząsteczki wody. Tak właśnie można opisać jedną z tysięcy metalo-organicznych struktur, które powstały w laboratoriach na całym świecie. MOF-y to materiały o niezwykle uporządkowanej, krystalicznej strukturze, w której metalowe jony połączone są z organicznymi "łącznikami". W efekcie powstają regularne, przestronne "pokoje" czy "komórki" czyli pory, do których mogą wnikać i z których mogą wychodzić różne cząsteczki.
BREAKING NEWSThe Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the 2025 #NobelPrize in Chemistry to Susumu Kitagawa, Richard Robson and Omar M. Yaghi for the development of metal-organic frameworks." pic.twitter.com/IRrV57ObD6
NobelPrizeOctober 8, 2025
To właśnie te "komórki" dla cząsteczek sprawiają, że MOF-y są tak wszechstronne. Można je zaprojektować tak, by wychwytywały dwutlenek węgla z atmosfery, oczyszczały wodę z toksycznych związków, magazynowały wodór, a nawet spowalniały dojrzewanie owoców poprzez pochłanianie etylenu. W ostatnich latach MOF-y znalazły zastosowanie w dziesiątkach dziedzin - od ochrony środowiska, przez medycynę, aż po przemysł elektroniczny.
Jak przypomina w swoich materiałach Królewska Szwedzka Akademia Nauk, historia tej przełomowej technologii zaczyna się w latach 70. XX wieku, w laboratorium na Uniwersytecie w Melbourne. Richard Robson przygotowując się do zajęć ze studentami, zlecił wykonanie modeli atomów z drewnianych kulek. Każda kulka miała otwory w miejscach, gdzie powinny powstać wiązania chemiczne. To właśnie wtedy Robson doznał olśnienia - układ otworów na kulkach odzwierciedlał naturalne predyspozycje atomów do łączenia się w określony sposób.
Through the development of metal-organic frameworks, 2025 chemistry laureates Susumu Kitagawa, Richard Robson and Omar Yaghi have provided chemists with new opportunities for solving some of the challenges we face.Following the laureates groundbreaking discoveries, researchers... pic.twitter.com/xaB998h3bD
NobelPrizeOctober 8, 2025
Zainspirowany tą obserwacją, Robson postanowił pójść o krok dalej. Zamiast łączyć pojedyncze atomy, zaczął eksperymentować z większymi fragmentami - jonami metali i organicznymi cząsteczkami. W 1989 roku opublikował pracę, w której opisał pierwszą strukturę przypominającą diament, ale zbudowaną z jonów miedzi i czteroramiennych cząsteczek organicznych. Powstały w ten sposób kryształ miał ogromne, regularne pory - coś, czego świat chemii jeszcze nie widział.
Choć początkowe konstrukcje Robsona były niestabilne i łatwo się rozpadały, jego prace rozbudziły wyobraźnię innych naukowców. Susumu Kitagawa, kiedy pracował w Japonii, zaczął rozwijać ideę budowy porowatych materiałów, nie przejmując się początkowym brakiem praktycznych zastosowań. Jego pierwsze MOF-y były dwuwymiarowe i niezbyt stabilne, ale otworzyły nowy sposób myślenia o projektowaniu materiałów. Kitagawa dostrzegł, że MOF-y można tworzyć z różnych kombinacji metali i cząsteczek organicznych, co daje niemal nieograniczone możliwości modyfikacji ich właściwości. Co więcej, w przeciwieństwie do znanych już zeolitów, MOF-y mogą być miękkie i elastyczne - ich struktura potrafi "oddychać", zmieniając kształt w zależności od tego, co znajduje się w porach.
Susumu Kitagawa showed that gases can flow in and out of the constructions and predicted that metal-organic frameworks (MOF) could be made flexible.#NobelPrize pic.twitter.com/x8rBQ1KXRf
NobelPrizeOctober 8, 2025
Na drugim końcu świata, w Stanach Zjednoczonych, swoją ścieżkę naukową rozpoczął Omar Yaghi. Urodzony w Ammanie w Jordanii, dorastał w trudnych warunkach, ale już jako dziecko zafascynował się chemią. Po przeprowadzce do USA, Yaghi postawił sobie za cel stworzenie materiałów, których właściwości można przewidzieć i kontrolować niczym składanie klocków Lego. W 1995 roku Yaghi opublikował pierwsze struktury MOF-ów, a cztery lata później zaprezentował MOF-5 - materiał, który stał się ikoną w tej dziedzinie. Zaledwie kilka gramów MOF-5 ma powierzchnię wewnętrzną równą boisku piłkarskiemu! To właśnie ta cecha sprawia, że MOF-y mogą magazynować ogromne ilości gazów, znacznie przewyższając pod tym względem tradycyjne materiały. Yaghi poszedł jeszcze dalej - udowodnił, że MOF-y można modyfikować, zmieniając wielkość i kształt porów, a tym samym dostosowując je do konkretnych zadań. Jego prace otworzyły drogę do projektowania materiałów na miarę XXI wieku.
Dziś, dzięki pracy trzech tegorocznych noblistów, chemicy dysponują prawdziwym "zestawem konstrukcyjnym" do budowy materiałów o niemal dowolnych właściwościach. MOF-y są już wykorzystywane do wychwytywania dwutlenku węgla z kominów fabryk, oczyszczania wody z toksyn, magazynowania wodoru i metanu, a nawet do pozyskiwania wody z powietrza na pustyniach. Przemysł elektroniczny korzysta z MOF-ów do bezpiecznego przechowywania toksycznych gazów, a naukowcy testują ich zastosowanie w medycynie, np. do precyzyjnego dostarczania leków w organizmie. Nie brakuje też śmiałych wizji na przyszłość. Wielu badaczy uważa, że MOF-y mogą stać się prawdziwym materiałem XXI wieku, kluczowym dla rozwoju zielonych technologii i walki ze zmianami klimatu.