Нобелевская премия по химии 2025 года присуждена Сусуме Якогаве (Япония), Ричарду Робсону (Австралия) и Омару Ягхи (США) за прорыв в исследовании металлорганических каркасов (MOF). Эти пористые материалы способны улавливать, хранить и высвобождать молекулы.
Благодаря настраиваемой структуре MOF применяются в очистке воздуха и воды, хранении газов (таких как водород) и катализе. Открытия лауреатов позволяют создавать материалы с заданными свойствами для решения энергетических и экологических задач.
Исследования MOF ведутся и в России. Ученые Красноярского научного центра СО РАН изучают стабильность этих структур и разработали новый метод их анализа с помощью низкочастотной спектроскопии комбинационного рассеяния, что стало важным вкладом в эту область.
«Металлорганические каркасы — это кристаллические материалы, в которых металлические центры соединены органическими «линкерами», образуя пористую структуру. Эти материалы уникальны тем, что их можно «настраивать» под конкретные задачи: например, выборочно сорбировать молекулы, улавливать газы, изменять свойства под действием внешней среды. Одно из впечатляющих применений этих материалов связано с водой. Например, работа группы Омара Яги, одного из лауреатов, показала, что с помощью специально синтезированного каркаса можно собирать влагу из очень сухого воздуха — например, в пустыне. В одной из таких разработок удавалось получать до 60 литров чистой воды с килограмма материала в сутки.
Применения металлорганических каркасов сегодня крайне разнообразны: для извлечения тяжёлых металлов, в том числе золота, из сточных вод, в промышленности — как элементы «умной» краски, сигнализирующей о механических повреждениях конструкций.
В Красноярске мы сосредоточены на изучении устойчивости и поведении металлоорганических каркасных структур под внешними воздействиями. Особое внимание мы уделяем методам спектроскопии комбинационного рассеяния, и, в частности, анализу низкочастотных колебаний, которые, как мы показали, наиболее информативны для понимания внутренних динамических процессов в таких материалах. Этот подход уже начали использовать и за рубежом — наши бывшие партнёры в Германии включили предложенную нами методику в свои текущие исследования.
Кроме фундаментальных аспектов, мы рассматриваем и прикладные задачи: возможности использования металлоорганических каркасных структур как сенсоров.
В целом, это очень «горячая» тематика: ещё в 2022 году в мире выходило по одной научной статье по металлоорганическим каркасным материалам каждые два часа. Поэтому признание этого направления Нобелевской премией не только заслужено, но и подчеркивает важность фундаментальной науки, которая уже сейчас влияет на технологии будущего», — комментирует присуждение премии Александр Крылов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского.