جائزة نوبل في الكيمياء تُمنح لتطوير الأطر العضوية المعدنية

أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أن جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2025 قد مُنحت لسوسومو كيتاغاوا من جامعة كيوتو، اليابان؛ وريتشارد روبسون من جامعة ملبورن، أستراليا؛ وعمر م. ياغي من جامعة كاليفورنيا، بيركلي، الولايات المتحدة. تم تكريم العلماء الثلاثة لعملهم الرائد في تطوير الأطر العضوية المعدنية (MOFs)، وهو إنجاز كبير أدى إلى تقدم ملحوظ في مجال الكيمياء.

وفقًا لبيان جائزة نوبل، صمم الفائزون هياكل جزيئية تتميز بمساحات داخلية واسعة تتيح مرور الغازات والمواد الكيميائية الأخرى. تتمتع هذه الأطر العضوية المعدنية بمجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة، بما في ذلك جمع المياه من هواء الصحراء، والتقاط ثاني أكسيد الكربون، وتخزين الغازات الخطرة، وتسريع التفاعلات الكيميائية.

في هذه الهياكل الجزيئية، تعمل الأيونات المعدنية كأحجار زاوية هيكلية، بينما تعمل الجزيئات العضوية (القائمة على الكربون) الطويلة كموصلات. معًا، تشكل هذه المكونات أطرًا بلورية تحتوي على تجاويف كبيرة. يمكن تصميم هذه المواد المسامية، المعروفة باسم الأطر العضوية المعدنية، للتفاعل مع مواد معينة من خلال تعديل مكوناتها الكيميائية. من خلال هذا النهج، يمكن للكيميائيين تصميم الأطر لأداء مهام متخصصة مثل الامتصاص الانتقائي، أو التخزين المنضبط، أو التحويل التحفيزي للمركبات.

إلى جانب دورها في عمليات التخزين والفصل، يمكن للأطر العضوية المعدنية أيضًا تسهيل التفاعلات الكيميائية وتوصيل الكهرباء، مما يظهر تنوعها وإمكاناتها في تطبيقات علمية وصناعية متنوعة. تمنح القدرة على تهيئة هيكلها وتركيبها ميزة مميزة في تطوير مواد جديدة ذات خصائص قابلة للتخصيص.

لقد غيّر اكتشاف وتطوير الأطر العضوية المعدنية طريقة تفكير الكيميائيين في الهندسة الجزيئية ووظائف المواد. من خلال الجمع بين الأيونات المعدنية والموصلات العضوية بطرق شديدة التنظيم، أظهر الفائزون كيف يمكن للهندسة الجزيئية الدقيقة أن تؤدي إلى هياكل ذات مسامية وتكيفية مذهلة. يجري الآن استكشاف هذه الأطر لتطبيقات في حماية البيئة، والطاقة المتجددة، والإنتاج الكيميائي المستدام.