האקדמיה המלכותית השבדית למדעים הודיעה היום (רביעי) כי פרס נובל לכימיה לשנת 2025 יוענק לשלושה חוקרים: סוסומו קיטגאווה מאוניברסיטת קיוטו ביפן, ריצ'רד רובסון מאוניברסיטת מלבורן באוסטרליה ועומאר יאגי מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, ארה"ב - על פיתוחם של חומרים חדשניים המכונים "מסגרות מתכת-אורגניות" (Metal–Organic Frameworks, או בקיצור MOFs).
החומרים שפותחו על ידם הם מבנים מולקולריים נקבוביים במיוחד, מעין "ספוגים" זעירים ברמה האטומית, שיכולים ללכוד, לאגור ואף להוליך חומרים כימיים שונים. במילים פשוטות, מדובר במעין מבוך תלת-ממדי של מתכות ומולקולות אורגניות היוצרות חללים זעירים שדרכם גזים ונוזלים יכולים לזרום.
היישומים של אותם חומרים כימיים מגוונים במיוחד: החל בלכידת פחמן דו-חמצני מהאוויר, דרך אגירת מים באזורים מדבריים, ועד פירוק חומרים רעילים או מזהמים סביבתיים. "ל-MOFs יש פוטנציאל עצום לייצור חומרים בהתאמה אישית עם תכונות חדשות", אמר היינר לינקה, יו"ר ועדת נובל לכימיה.
אגב, פרופ' יאגי הירדני-אמריקני (ממוצא פלשתיני), זכה ב-2018 בפרס וולף הישראלי לכימיה, הנחשב "למנבא" של פרס הנובל בתחום.
פריצת הדרך שהתחילה בשנות ה-80
המחקר בתחום החל בשנת 1989, כאשר רובסון ניסה לשלב יוני נחושת - אטומים טעונים חיובית - עם מולקולה אורגנית בעלת ארבע "זרועות". הקומבינציה יצרה גביש מסודר ובעל חללים פנימיים רבים, אך הוא היה לא יציב וקרס בקלות. בשנות ה-90 המשיכו קיטגאווה ויאגי את המחקר והצליחו לבסס את המתודולוגיה, תוך פיתוח חומרים יציבים שניתן לתכנן אותם.
קיטגאווה הראה כי גזים יכולים לזרום דרך המבנים, ואף חזה כי ניתן יהיה להפוך אותם לגמישים. יאגי, מצדו, יצר את המסגרת היציבה הראשונה והוכיח כי ניתן לשנות את תכונותיה באופן יזום. כך שתלכוד חומרים מסוימים בלבד, למשל. התקדמות זו פתחה את הדלת לעולם חדש של חומרים מתוכננים לפי צורך, מעין "לגו כימי" שבו ניתן להרכיב יחידות שונות בהתאם למטרה.
אלפי גרסאות ומבט לעתיד
מאז התגליות הראשונות נוצרו כבר עשרות אלפי סוגים שונים של MOFs, כל אחד בעל מבנה ותכונות ייחודיות. החוקרים מאמינים כי בעתיד ניתן יהיה להשתמש בהם גם בתחומים כמו אחסון אנרגיה, סינון מים מזוהמים והפקת דלקים ירוקים. כמה קבוצות מחקר ברחבי העולם - ובהן גם צוותים באוניברסיטאות ישראליות - חוקרות כיום דרכים לשלב את החומרים במערכות טיהור אוויר ובמכשירים רפואיים.
שלושת הזוכים יחלקו ביניהם פרס כספי בסך 11 מיליון קרונות שוודיות (כמיליון דולר). הם מצטרפים לשורה ארוכה של חתני נובל בכימיה שתרמו להבנה טובה יותר של מבנה החומר - הפעם, דרך יצירת "חדרים מולקולריים" זעירים שפותחים אפשרויות חדשות למדע ולתעשייה כאחד.
טעינו? נתקן! אם מצאתם טעות בכתבה, נשמח שתשתפו אותנו