Kitagava Szuszumu, Richard Robson és Omar Yaghi kapja a 2025-ös kémiai Nobel-díjat. A Svéd Királyi Tudományos Akadémia indoklása szerint a kutatók az elismerést a fémorganikus vázszerkezetek kifejlesztéséért vehetik át, amelyek innovatív megoldást nyújtanak gázok és kémiai anyagok megkötésére és raktározására, így segíthetnek az emberiséget sújtó legnagyobb problémák, köztük a klímaváltozás megoldásában is.

A kutatók által kifejlesztett fémorganikus vázszerkezetű anyagok (metal-organic frameworks, MOF) kiválóan alkalmasak gáztárolók, vagy szén-dioxid-leválasztó üzemek megépítéséhez. Utóbbiak, mint például az izlandi Mammoth, képesek a légkörből kivonni az üvegházhatású gázt, ami szükséges megoldás lehet a következő évtizedekben a nettó zéró kibocsátás eléréséhez és a globális felmelegedés megfékezéséhez. Az új anyagoknak ezen túl egy sor más területen is hasznukat vehetjük a jövőben, például sivatagi körülmények között ivóvíz párából történő előállítására, vagy kémiai reakciók katalizálására.

„A fémorganikus vázszerkezetekben hatalmas potenciál rejtőzik, mert korábban nem látott utakat nyithatnak meg új funkciókkal rendelkező, egyedi gyártású anyagok előállítása előtt” – mondta Heiner Linke, a kémiai Nobel-díj bizottság elnöke. A kutatók az úgynevezett retikuláris kémia területén értek el áttöréseket, ami molekuláris építőkövekből kristályos, rendezett szerkezetek létrehozásával foglalkozik.

A fémorganikus anyagokban a fémionok sarokkövekként funkcionálnak, amiket hosszú szerves molekulák kapcsolnak össze. Együtt a fémionok és a molekulák nagy üregekkel bíró kristályokká rendeződnek, és porózus anyagokat hoznak létre. A fémorganikus vázszerkezetű anyagok építőköveinek variálásával a kémikusok különböző anyagokat – például szén-dioxidot – tudnak velük megkötni vagy eltárolni.

Az új molekuláris architektúrát képviselő anyagokhoz vezető út Robson, a Melbourne-i Egyetem professzorának kísérleteivel kezdődött, aki 1989-ben új módokon tesztelte atomok tulajdonságait: pozitív töltésű rézionokat kombinált egy négykarú molekulával, aminek karjain a rézionokat vonzó csoportok helyezkedtek el. Amikor aztán kombinálta őket, rendezett, tágas kristályszerkezet jött létre, mintha egy számtalan üreggel bíró gyémántot állított volna elő. Robson rögtön felismerte a molekulaszerkezet jelentőségét, ugyanakkor az ekkor még instabil volt és gyorsan összeomlott.

Kitagava, a Kiotói Egyetem professzora és Yaghi, a Kaliforniai Egyetem (Berkeley) professzora ezt a problémát oldották meg. A két kutató 1992 és 2003 között egymástól függetlenül áttörő felfedezéseket tett, amik megalapozták fémorganikus vázszerkezetű anyagok gyakorlati alkalmazását.

Kitagava megmutatta, hogy gázok be tudnak jutni a vázszerkezetekbe, és ki is tudnak jutni belőlük, valamint megjósolta, hogy az ilyen típusú anyagok rugalmasak is lehetnek. Yaghi pedig stabil fémorganikus vázszerkezetű anyagokat hozott létre és kimutatta, hogy a szerkezetek tervezetten módosíthatók, így új és kívánatos tulajdonságokkal lehet felruházni őket. Kitagava, Robson és Yaghi kutatási nyomán kémikusok több tízezer különféle fémorganikus vázszerkezetet hoztak létre, amik számtalan környezeti kihívás megoldásában segíthetnek.

Múlt és jövő

Tavaly a kémiai Nobel-díjat megosztva kapta Demis Hassabis és John Jumper az AlphaFold2 fehérjekutató algoritmus kifejlesztéséért, valamint David Baker új fehérjék számítógépes tervezéséért. 2023-ban a kijelzőkben és biológiai kutatásokban használt nanoméretű kvantumpontok előállításáért járt az elismerés, 2022-ben pedig a klikk-kémiával történő molekulaépítésért.

Hétfőn az autoimmun folyamatokat gátló mechanizmust feltáró kutatók kapták az orvosi-élettani Nobel-díjat, kedden pedig a fizikai Nobel-díjat három amerikai kvantumfizikus vehette át. A 2025-ös Nobel-díjak bejelentései csütörtökön az irodalmi, pénteken pedig a békedíj nyerteseit is kihirdetik. Végül október 13-án hétfőn jelentik be a közgazdasági Nobel-emlékdíj győztesét, győzteseit.

A Nobel-díjat Alfred Nobel svéd kémikus és feltaláló hozta létre, aki hagyatékát az emberiségnek legnagyobb hasznot hozó kutatók elismerésére ajánlotta fel. Az első díjakat halála után hat évvel, 1901-ben adták át. A díjazottak az elismerést idén is december 10-én, Nobel halálának napján vehetik majd át, amikor az arany Nobel-díj medál és Nobel-díj diploma mellett 11 millió svéd koronát (nagyjából 389 millió forintot) kapnak.