Присудження Нобелівської премії з хімії у 2025 році стало знаковою подією, що підтвердила революційний прогрес у матеріалознавстві. Ця висока нагорода відзначила новаторські дослідження трьох видатних вчених: Сусуму Кітагави, Річарда Робсона та Омара М. Ягі. Їхні спільні зусилля призвели до створення металоорганічних каркасів (МОК, або MOF) — особливого класу матеріалів, який відкриває принципово нові можливості для контролю над матерією на нанорівні. МОК є дивовижними молекулярними конструкціями, які вирізняються наявністю величезних внутрішніх порожнин. Завдяки цій унікальній структурі вони здатні вибірково поглинати, утримувати та вивільняти гази та інші хімічні сполуки. Ці структури часто називають «молекулярними губками», оскільки вони мають колосальну внутрішню площу поверхні, що робить їх незамінними інструментами для складних процесів сепарації та зберігання.
Фундамент для цього напрямку був закладений Річардом Робсоном, який ще у 1989 році створив перші впорядковані кристалічні структури. Він досяг цього, поєднавши іони міді з органічними молекулами, що мали чотири «руки». Проте, ранні зразки мали суттєвий недолік: вони були недостатньо міцними та схильними до руйнування. Справжній прорив відбувся між 1992 і 2003 роками, коли Сусуму Кітагава та Омар М. Ягі успішно стабілізували ці крихкі архітектури. Їхнє ключове досягнення полягало в демонстрації того, що гази можуть вільно проникати в каркаси та залишати їх, що підтвердило гнучкість матеріалів та можливість їхнього точного налаштування шляхом цілеспрямованого дизайну. Професор Кітагава (Кіотський університет), професор Ягі (Каліфорнійський університет у Берклі) та професор Робсон (Мельбурнський університет) розробили методи, які перетворили МОК на практично застосовні матеріали. Зокрема, у лабораторії Ягі було синтезовано MOF-5, який вирізняється винятково великим об'ємом пор і високою стабільністю.
Нобелівський комітет особливо наголосив, що ці структури відкривають раніше немислимі перспективи для створення матеріалів із заздалегідь визначеними функціями. Голова комітету, Хайнер Лінке, образно порівняв потенціал МОК із «сумочкою Герміони» з книг про «Гаррі Поттера», яка здатна вмістити величезну кількість газу в мініатюрному об’ємі. Внесок цих науковців надав хімікам потужні інструменти для вирішення найгостріших глобальних проблем. Спектр практичного використання МОК є надзвичайно широким. Вони є наріжним каменем у розвитку «зелених» технологій, починаючи від високоефективного вилучення вологи з розрідженого повітря пустель (наприклад, матеріал MOF-303 може збирати водяну пару вночі) і закінчуючи уловлюванням вуглекислого газу та безпечним зберіганням водню. Крім того, ці матеріали є перспективними для розділення сумішей легких вуглеводнів, що має критичне значення для нафтогазової промисловості, а також для контрольованої доставки фармацевтичних препаратів і навіть уповільнення дозрівання фруктів шляхом поглинання етиленового газу. Дослідження також підтверджують їхній потенціал у каталізі та як високочутливих сенсорів.
Незважаючи на цей тріумф, на шляху до повсюдного впровадження залишаються інженерні виклики. Серед них — забезпечення довговічності під час циклів поглинання/вивільнення та масштабування виробництва. Проте, багато дослідників вважають, що ці каркаси можуть стати матеріалами XXI століття, пропонуючи ефективні рішення для боротьби зі зміною клімату, зокрема через технології уловлювання та зберігання вуглецю. Лауреати розділили між собою грошову винагороду у розмірі 11 мільйонів шведських крон. Реакція на таке високе визнання була стриманою: Кітагава висловив здивування, Робсон зауважив про труднощі, пов'язані з подальшим ажіотажем, а Ягі лаконічно зазначив, що до такого моменту неможливо підготуватися. Їхня спільна праця не просто змінила хімію матеріалів, але й надала людству потужний важіль для формування більш сталого майбутнього, де навіть уявна порожнеча в атомній структурі стає джерелом величезних можливостей.