Giải Nobel Hóa học 2025 vinh danh công trình kiến tạo "Căn phòng hóa học" cấp độ phân tử
Ba nhà khoa học đoạt Giải Nobel Hóa học 2025 đã tạo ra một dạng kiến trúc phân tử hoàn toàn mới, được gọi là MOF.
Ngày 8/10/2025, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã công bố trao Giải Nobel Hóa học 2025 cho ba nhà khoa học: GS. Susumu Kitagawa (sinh năm 1951, làm việc tại Đại học Kyoto, Nhật Bản), GS. Richard Robson (sinh năm 1937, làm việc tại Đại học Melbourne, Úc) và GS. Omar M. Yaghi (sinh năm 1965, làm việc tại Đại học California, Berkeley, Hoa Kỳ).
Ba nhà khoa học được vinh danh nhờ "phát triển các khung kim loại - hữu cơ" (Metal - Organic Frameworks - MOF), một vật liệu xốp có kiến trúc phân tử độc đáo, chứa các không gian rộng lớn cho phép khí và hóa chất di chuyển qua.
Kiến trúc phân tử “mở đường” cho công nghệ môi trường
Các nhà khoa học đoạt giải đã tạo ra một dạng kiến trúc phân tử hoàn toàn mới, được gọi là MOF. Trong cấu trúc tinh thể này, các ion kim loại đóng vai trò là những "viên đá góc" được liên kết bởi các phân tử hữu cơ dài, tạo thành một mạng lưới có trật tự, chứa đầy các khoang rỗng bên trong.
Các khung kim loại hữu cơ mang đến cơ hội chưa từng có để tạo ra các vật liệu tùy chỉnh với những chức năng mới, GS. Heiner Linke - Chủ tịch Ủy ban Nobel Hóa học nhận định.
Bằng cách thay đổi các khối xây dựng cơ bản, các nhà hóa học có thể thiết kế MOF trong nhiều ứng dụng thiết yếu, góp phần giải quyết các thách thức lớn của nhân loại: Thu giữ carbon dioxide, tách PFAS (hóa chất vĩnh cửu) khỏi nước, phân hủy dấu vết dược phẩm trong môi trường, lưu trữ khí độc hại hoặc thậm chí thu hoạch nước từ không khí sa mạc...
Hành trình từ ý tưởng táo bạo đến ứng dụng bền vững
Ý tưởng khai thác các tính chất cố hữu của nguyên tử để xây dựng cấu trúc này bắt đầu từ năm 1989, khi GS. Richard Robson thử nghiệm kết hợp các ion kim loại với các phân tử hữu cơ.
Kết quả đã tạo ra một tinh thể có trật tự, tương tự như một viên kim cương chứa vô số lỗ hổng nhưng có kết cấu không ổn định và dễ sụp đổ.
Chính GS. Susumu Kitagawa và GS. Omar Yaghi đã đặt nền móng vững chắc cho công trình này. Từ năm 1992 đến năm 2003, GS. Susumu Kitagawa đã chứng minh, khí có thể lưu thông dễ dàng trong các cấu trúc MOF và dự đoán khả năng chế tạo các MOF linh hoạt.
Trong khi đó, GS. Omar Yaghi đã tạo ra những MOF có độ ổn định cao và chứng minh được rằng, chúng có thể được sửa đổi bằng cách thiết kế hợp lý, mang lại các tính chất mới theo mong muốn.
Sau những khám phá mang tính đột phá của bộ ba nhà khoa học, giới hóa học đã xây dựng hàng chục nghìn loại MOF khác nhau, đưa vật liệu này trở thành một trong những công cụ hứa hẹn nhất cho tương lai của khoa học vật liệu và môi trường./.
