Nobel Hóa học 2025 vinh danh khung kim loại - hữu cơ

Giải Nobel Hóa học năm nay vinh danh các nhà khoa học đã phát triển khung kim loại - hữu cơ, có thể giúp giải quyết những thách thức lớn mà con người đối mặt.

Ngày 8-10, Viện hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã trao giải cho các nhà khoa học Susumu Kitagawa, Richard Robson và Omar Yaghi "vì sự phát triển của khung kim loại - hữu cơ".

"Khung kim loại - hữu cơ có tiềm năng to lớn, mang đến những cơ hội chưa từng thấy trước đây cho các vật liệu tùy chỉnh với các chức năng mới", ông Heiner Linke, Chủ tịch Ủy ban Nobel Hóa học, cho biết. Ông lấy ví dụ một lượng nhỏ vật liệu này có thể chứa được một lượng khí khổng lồ.

Khung kim loại - hữu cơ là một dạng cấu trúc phân tử mới. Trong đó các ion kim loại đóng vai trò nền tảng và được liên kết bởi các phân tử hữu cơ dài (gốc cacbon). Cấu trúc ion kim loại và phân tử tạo thành các tinh thể chứa các khoang lớn, cho phép khí và các chất khác lưu thông. 

Bằng cách điều chỉnh vật liệu xốp này, các nhà hóa học có thể thiết kế chúng để thu giữ và lưu trữ các chất cụ thể. Khung kim loại - hữu cơ cũng có thể thúc đẩy các phản ứng hóa học hoặc dẫn điện. Đến nay đã có hàng chục ngàn khung kim loại - hữu cơ khác nhau.

Theo ủy ban trao giải, vật liệu này có thể góp phần giải quyết các thách thức lớn hiện nay. Chúng có thể được sử dụng để thu thập nước từ không khí sa mạc, thu giữ carbon dioxide, lưu trữ khí độc hoặc xúc tác các phản ứng hóa học.

Công trình bắt đầu từ năm 1989, khi ông Richard Robson, hiện là giáo sư Đại học Melbourne (Úc), thử nghiệm việc sử dụng các đặc tính vốn có của nguyên tử theo một cách mới. Ông đã kết hợp các ion đồng tích điện dương với một phân tử bốn nhánh. Ông Robson ngay lập tức nhận ra tiềm năng của cấu trúc phân tử này, nhưng nó không ổn định và dễ bị sụp đổ. 

Sau đó ông Susumu Kitagawa, Đại học Kyoto (Nhật Bản) và ông Omar Yaghi, Đại học California (Mỹ) đã đặt nền móng vững chắc cho phương pháp này từ năm 1992 đến năm 2003. Ông Kitagawa đã chứng minh rằng khí có thể lưu thông qua các cấu trúc này và dự đoán rằng nó có thể được chế tạo linh hoạt. Ông Yaghi đã tạo ra một khung kim loại - hữu cơ rất ổn định và chứng minh rằng nó có thể được điều chỉnh, mang lại cho nó những đặc tính mới và đáng mong đợi.

Năm ngoái, giải Nobel Hóa học được trao cho 3 nhà nghiên cứu Demis Hassabis, John M. Jumper và David Baker. Trong đó ông David Baker đã thành công với kỳ tích gần như bất khả thi là tạo ra các loại protein hoàn toàn mới. Còn nhà nghiên cứu Demis Hassabis và John Jumper đã phát triển một mô hình AI (trí tuệ nhân tạo) để giải quyết một vấn đề đã tồn tại 50 năm: dự đoán cấu trúc phức tạp của protein.