Τρεις χημικοί – ο Σουσούμου Κιταγκάουα (Susumu Kitagawa), ο Ρίτσαρντ Ρόμπσον (Richard Robson) και ο Ομάρ Μ. Γιαγκί (Omar M. Yaghi) – κέρδισαν το Νόμπελ Χημείας 2025 για την ανάπτυξη νέων μοριακών δομών, γνωστών ως μεταλλο-οργανικά πλέγματα, που μπορούν να «παγιδεύουν» μέσα τους τεράστιες ποσότητες αερίων.
Η πρόεδρος της επιτροπής που απένειμε το βραβείο παρομοίασε αυτές τις δομές με τη μαγική, απύθμενη τσάντα της Ερμιόνης Γκρέιντζερ από τη σειρά «Χάρρυ Πότερ» ή εκείνη της Μαίρης Πόππινς: αν και μικρές εξωτερικά, μπορούν να χωρέσουν απροσδόκητα μεγάλες ποσότητες στο εσωτερικό τους.
Η επιτροπή ανέφερε ότι οι τρεις ερευνητές τιμήθηκαν για «πρωτοποριακές ανακαλύψεις» που «μπορεί να συμβάλουν στην επίλυση μερικών από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της ανθρωπότητας», όπως η ρύπανση και η λειψυδρία.
Ο Ρόμπσον, 88 ετών, είναι καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης στην Αυστραλία. Ο Κιταγκάουα, 74 ετών, εργάζεται στο Πανεπιστήμιο του Κυότο στην Ιαπωνία, ενώ ο Γιαγκί, 60 ετών, στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.
Το έργο που οδήγησε στο Νόμπελ
Οι τρεις χημικοί εργάστηκαν ανεξάρτητα αλλά συμπληρωματικά, εξελίσσοντας ο ένας τις ανακαλύψεις του άλλου επί δεκαετίες, με αφετηρία το έργο του Ρόμπσον τη δεκαετία του 1980.
Κατάφεραν να δημιουργήσουν σταθερές ατομικές δομές με πόρους συγκεκριμένων μεγεθών, οι οποίοι επιτρέπουν τη ροή αερίων ή υγρών μέσα και έξω από αυτές. Οι πόροι μπορούν να προσαρμοστούν ώστε να συγκρατούν μόρια συγκεκριμένου μεγέθους, όπως νερό, διοξείδιο του άνθρακα ή μεθάνιο.
Η υπολογιστική χημικός Κιμ Τζελφς (Kim Jelfs) από το Imperial College του Λονδίνου εξήγησε ότι αυτό το επίπεδο ελέγχου είναι εξαιρετικά σπάνιο στη χημεία και επιτρέπει εξαιρετικά αποδοτική αποθήκευση αερίων.
Οι δομές αυτές, που συνδυάζουν μεταλλικούς κόμβους και οργανικές ράβδους – όπως τα εναλλάξιμα κομμάτια των παιδικών παιχνιδιών Tinker Toys – δημιουργούν πλήθος τακτοποιημένων πόρων και τεράστια εσωτερική επιφάνεια.
Η Τζελφς ανέφερε ότι μερικά γραμμάρια από ένα τέτοιο πλέγμα μπορεί να έχουν συνολική εσωτερική επιφάνεια όσο ένα γήπεδο ποδοσφαίρου, επιφάνεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παγίδευση μορίων αερίου.
Η πρόεδρος της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας Ντόροθυ Φίλλιπς (Dorothy Phillips) επεσήμανε ότι, εάν αυτά τα υλικά μπορούν να αποθηκεύουν τοξικά αέρια, θα μπορούσαν να βοηθήσουν σημαντικά στην αντιμετώπιση παγκόσμιων περιβαλλοντικών προβλημάτων.
Η σημασία της ανακάλυψης
Σήμερα, ερευνητές σε όλο τον κόσμο εξετάζουν τρόπους αξιοποίησης αυτών των πλεγμάτων για την απομάκρυνση αερίων του θερμοκηπίου από την ατμόσφαιρα και ρύπων από βιομηχανικούς χώρους. Μια άλλη πιθανή εφαρμογή είναι η συλλογή υγρασίας από τον αέρα των ερήμων, με προοπτική να παρέχεται καθαρό πόσιμο νερό σε άνυδρες περιοχές.
Επιπλέον, οι επιστήμονες μελετούν τη χρήση των μεταλλο-οργανικών πλεγμάτων για στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων. Η ιδέα είναι να «φορτώνονται» με φαρμακευτικές ουσίες που θα απελευθερώνονται σταδιακά μέσα στο σώμα.
Ο χημικός Ντέιβιντ Πιου (David Pugh) από το King’s College του Λονδίνου ανέφερε ότι αυτό θα μπορούσε να αποτελέσει πιο αποτελεσματικό τρόπο χορήγησης χαμηλών, συνεχών δόσεων, π.χ. στην περίπτωση λήψης αντικαρκινικών φαρμάκων.
Ο ίδιος τόνισε ότι η έρευνα αυτή μπορεί να αποδειχθεί εξαιρετικά πολύτιμη για πολλές βιομηχανίες, αν και εξακολουθούν να υπάρχουν δυσκολίες στη μετάβαση από το εργαστήριο στην πραγματική παραγωγή. Για παράδειγμα, πολλά από αυτά τα πλέγματα επιτυγχάνουν τη μέγιστη αποθήκευση αερίων ή υγρών μόνο σε περιβάλλοντα πολύ χαμηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης.
Ήδη πάντως, τα μεταλλο-οργανικά πλέγματα χρησιμοποιούνται μερικώς στη βιομηχανία, όπως στα υλικά συσκευασίας φρούτων για μακρινές μεταφορές, όπου απελευθερώνουν σταδιακά χημικές ουσίες που καθυστερούν την ωρίμανση.
Των Kostya Manenkov, Stefanie Dazio και Christina Larson
