Учёные получили Нобелевскую премию за «супергубки» для молекул

Три учёных — Сусуму Китагава, Ричард Робсон и Омар Ягги — получили Нобелевскую премию по химии за создание новой группы материалов с экстремально высокой пористостью, известных как металл-органические каркасы (MOF). Эти структуры способны улавливать и хранить молекулы, включая углекислый газ, что открывает перспективы для задач очистки атмосферы и хранения газов.

Металло-органические каркасы представляют собой двумерные или трёхмерные сетки, в которых металлические узлы соединены органическими лигандами. В результате образуются «поры» на нанометровом уровне, через которые могут проходить молекулы. Благодаря этому MOF могут выступать как «супергубки», захватывая вещества из газовых смесей.

История разработки таких материалов уходит в 1980–1990-е годы. Робсон был одним из пионеров в области теоретического построения каркасных структур, а позднее Китагава и Ягги расширили их практическое применение, продвинув синтез, устойчивость и функционализацию этих материалов. Нобелевский комитет отметил, что вклад трёх учёных лежит в создании нового класса материалов, который сочетает лёгкость, огромную внутреннюю поверхность и возможность изменять химические свойства.

MOF уже используются в исследованиях по улавливанию CO₂, хранению водорода, разделению газовых смесей и даже в каталитических процессах. Их высокая пористость даёт преимущество по сравнению с традиционными сорбентами — они способны удерживать больше молекул на единицу массы или объёма. Однако на пути к широкому применению стоят технические сложности, такие как устойчивость при влажности, долговечность в циклах поглощения и десорбции, а также масштабирование производства.

Как поясняется в отчёте, металл-органические каркасы могут служить инструментом в борьбе с изменением климата. Они открывают пути для технологий улавливания и хранения углерода (carbon capture and storage, CCS), что становится особенно актуальным в контексте глобальных экологических задач. В частности, MOF могут применяться в очистке выбросов с промышленных объектов, где строгие требования к чистоте и селективности имеют решающее значение.

Нобелевская премия подчёркивает, что фундаментальные открытия в химии способны оказать влияние на экологические технологии. С одной стороны, MOF — результат многолетней научной работы, с другой — потенциальный инструмент для решения задач устойчивого развития. При этом дальнейшее применение этих материалов будет зависеть от успехов в инженерной реализации и экономической состоятельности.