2025年ノーベル化学賞：分子アーキテクチャの勝利、MOFが拓く新時代

2025年のノーベル化学賞は、物質科学における画期的な進歩を認め、須磨川進氏、リチャード・ロブソン氏、オマー・M・ヤギー氏の3名に授与されました。彼らは、ナノレベルで物質を制御する新たな地平を切り開く「金属有機構造体」（MOF：Metal-Organic Frameworks）の開発に対し、栄誉ある賞を獲得しました。MOFは、広大な内部空間を持つ驚異的な分子構造であり、特定のガスや化学物質を選択的に吸収、保持、放出する能力を持っています。これらは、内部表面積が非常に大きい「分子スポンジ」として機能し、分離や貯蔵といった複雑な課題を解決するために不可欠な材料となっています。

この分野の基礎を築いたのはリチャード・ロブソン氏です。彼は1989年に、銅イオンと4本の「腕」を持つ有機分子を結合させ、最初の秩序だった結晶構造を作り上げました。しかし、初期のサンプルは強度が不足しており、崩壊しやすいという課題を抱えていました。転機が訪れたのは1992年から2003年の期間です。この間に、京都大学の須磨川進教授とカリフォルニア大学バークレー校のオマー・M・ヤギー教授が、この壊れやすい構造を安定化させることに成功しました。彼らの決定的な功績は、ガスがフレームワーク内を自由に通り抜け、出入りできることを実証した点にあります。これは、意図的な設計を通じてMOFの柔軟性と精密な調整が可能であることを裏付けました。

北川教授、ヤギー教授、そしてメルボルン大学のロブソン教授は、MOFを実用化するための手法を確立しました。例えば、ヤギー氏の研究室では、例外的に大きな細孔容積と高い安定性を特徴とするMOF-5が生み出されています。ノーベル委員会は、これらの構造が、特定の機能を持つ材料を生み出す上で、これまで想像もできなかった可能性を開くと強調しました。委員長のハイナー・リンケ氏は、MOFの潜在能力を、ハリー・ポッターに登場する「ハーマイオニーのハンドバッグ」に例え、小さな体積の中に膨大な量のガスを収容できる点を指摘しました。この功績により、化学者たちは喫緊の地球規模の課題を解決するためのツールを手に入れたのです。

MOFの実用化の範囲は非常に広範です。これらは「グリーンテクノロジー」の発展における要石であり、例えば、砂漠の希薄な空気から効率的に水分を抽出する技術（夜間に水蒸気を集めることができるMOF-303など）から、二酸化炭素の回収、安全な水素貯蔵に至るまで多岐にわたります。さらに、石油ガス産業にとって極めて重要な軽質炭化水素混合物の分離や、薬剤送達、エチレンガスを吸収することによる果物の成熟遅延にも有望です。触媒やセンサーとしての潜在能力も研究によって示されています。

この技術の普及に向けた課題としては、吸収・放出サイクルにおける耐久性の確保や、生産のスケールアップといった工学的な挑戦が残されています。しかし、一部の研究者は、これらのフレームワークが「21世紀の材料」となり、炭素回収貯留技術を通じて気候変動対策に貢献する解決策を提供すると見ています。受賞者たちは、1100万スウェーデンクローナの賞金を分かち合いました。この最高の評価に対する反応は控えめでした。北川氏は驚きを表明し、ロブソン氏はその後の騒動に伴う困難に言及しました。一方、ヤギー氏は、このような瞬間に備えることは不可能だと簡潔に述べました。彼らの共同研究は、材料化学を変革しただけでなく、人類により持続可能な未来を形作るための強力な手段を提供したのです。