Нобелевская премия по химии 2025 года: Архитекторы Молекулярных Пространств

Королевская шведская академия наук 8 октября 2025 года присудила Нобелевскую премию по химии трем ученым: Сусуму Китагаве, Ричарду Робсону и Омару М. Яги. Награда присуждена за новаторскую разработку металлоорганических каркасов (MOF), что ознаменовало создание нового направления в молекулярной архитектуре. Этот прорыв открыл новые горизонты в синтезе и дизайне материалов с пористой структурой, обладающих уникальными физико-химическими свойствами. Премия в размере 11 миллионов шведских крон будет поровну разделена между лауреатами.

Суть прорыва заключается в создании пористых кристаллических структур, где ионы металлов служат узловыми точками, соединенными длинными органическими молекулами. В результате образуются материалы с огромными внутренними полостями, через которые могут свободно перемещаться газы и другие химические соединения. Эти конструкции, по сути, представляют собой молекулярные строения с большими, специально спроектированными пространствами. Такая архитектура позволяет на молекулярном уровне контролировать свойства материалов, что делает их неоценимыми в различных областях науки и техники. Председатель Нобелевского комитета по химии Хайнер Линке сравнил их с сумочкой Гермионы из «Гарри Поттера» — маленькой снаружи, но очень вместительной внутри.

Путь к этому открытию был многоэтапным. Ричард Робсон из Мельбурнского университета заложил концептуальную основу в 1989 году, соединив ионы меди с органическими молекулами, создав просторный, но нестабильный кристалл. Позднее, между 1992 и 2003 годами, Сусуму Китагава из Киотского университета продемонстрировал гибкость MOF и возможность пропускания через них газов, что существенно расширило потенциал их практического применения. А Омар М. Яги из Калифорнийского университета в Беркли укрепил эту область, разработав чрезвычайно стабильные структуры и введя термин «ретикулярная химия» для описания модульного подхода к их проектированию. В 1999 году Яги продемонстрировал MOF-5, материал со сверхвысокой пористостью, который может выдерживать температуру до 300°C без разрушения и стал ключевой платформенной технологией. Их совместная работа позволила химикам спроектировать десятки тысяч различных MOF.

Потенциал MOF огромен и полностью соответствует завету Альфреда Нобеля о принесении человечеству величайшей пользы. Эти материалы уже применяются для сбора воды из пустынного воздуха, улавливания углекислого газа, что критически важно для климатических целей, для очистки воды от загрязнителей, включая разделение ПФАС, а также в биомедицине для систем адресной доставки лекарств. Кроме того, MOF успешно используются в катализе химических реакций, хранении и транспортировке водорода, а также в создании сенсоров для обнаружения токсичных веществ. Сегмент хранения газов доминирует на рынке, занимая около 40% в 2025 году, что подчеркивает их роль в обеспечении энергетической безопасности, в том числе для хранения водорода.

Рынок металлоорганических каркасов демонстрирует стремительный рост: его объем в 2024 году составлял около 0,51 миллиарда долларов США, с прогнозом роста до 1,70 миллиарда долларов США к 2030 году при среднегодовом темпе 22,1%. В настоящее время цинк-основанные MOF занимают значительную долю рынка, составляя около 27,8% в 2025 году, благодаря их универсальности. Этот рост обусловлен увеличением спроса на экологические технологии и развитие новых промышленных применений MOF.

Профессор Робсон, несмотря на высочайшее признание, вернулся к преподаванию уже на следующий день после объявления, ведя занятие для студентов первого курса, что служит напоминанием о неразрывной связи между фундаментальными изысканиями и передачей знаний новому поколению. Эти достижения в материаловедении открывают перед химиками и инженерами новые горизонты для создания материалов с заранее заданными свойствами. Совместные усилия трех ученых не только продвинули химию вперед, но и вдохновляют новое поколение исследователей на междисциплинарные инновации.