Giáo sư Susumu Kitagawa và Kỷ nguyên Khung Kim loại-Hữu cơ: Bước Nhảy Vọt Được Vinh Danh

Vào ngày 8 tháng 10 năm 2025, thế giới khoa học đã vinh danh trí tuệ và sự kiên trì khi Giải Nobel Hóa học được trao cho Giáo sư Susumu Kitagawa, cùng với Richard Robson và Omar M. Yaghi. Vinh quang này ghi nhận công trình nền tảng của họ trong việc khai sinh và phát triển Khung Kim loại-Hữu cơ (MOFs), một loại vật liệu phân tử mang tính cách mạng, mở ra những chân trời ứng dụng chưa từng có cho nhân loại. Giáo sư Kitagawa, hiện là Phó Chủ tịch Điều hành và Giáo sư Xuất sắc tại Đại học Kyoto, chính là người đã khơi nguồn cảm hứng cho cuộc cách mạng này.

Công trình mang tính đột phá của Giáo sư Kitagawa bắt đầu từ năm 1989, khi ông còn là giáo sư cộng sự tại Đại học Kindai. Ông đã chứng minh rằng có thể kiến tạo nên các vật liệu xốp với cấu trúc tổ ong bằng cách kết hợp kim loại và hợp chất hữu cơ. Quan niệm phổ biến trước năm 1997 rằng các tinh thể hữu cơ rỗng sẽ sụp đổ nếu thiếu vật chất bên trong đã được ông Kitagawa lật đổ một cách ngoạn mục tại Đại học Kyoto. Bài báo đầu tiên về chủ đề này của ông được công bố vào năm 1997, tạo ra một làn sóng nghiên cứu toàn cầu, biến MOFs từ một khái niệm lý thuyết thành một lĩnh vực vật liệu tiên phong.

MOFs là những cấu trúc tinh thể lai, vô cơ-hữu cơ, được tạo thành từ các nút kim loại liên kết với các phân tử hữu cơ, tạo ra một mạng lưới với vô số khoang rỗng siêu nhỏ. Chính cấu trúc có trật tự và diện tích bề mặt riêng cực lớn này đã mang lại cho MOFs khả năng kiểm soát việc lưu trữ và giải phóng các phân tử khí một cách chọn lọc, tựa như một bộ lọc phân tử tinh vi. Những ứng dụng tiềm năng của MOFs đang trực tiếp giải quyết các thách thức lớn của hành tinh, bao gồm khả năng hấp thụ khí nhà kính CO2, lưu trữ khí hydro hiệu quả cho năng lượng sạch, và thậm chí là thu gom nước ngọt từ không khí khô cằn của sa mạc.

Giáo sư Kitagawa, sinh năm 1951 tại Kyoto và nhận bằng tiến sĩ từ Đại học Kyoto năm 1979, đã chia sẻ rằng vinh dự này là thành quả của cả một tập thể những nhà nghiên cứu luôn tin tưởng vào sức mạnh của sự hợp tác và khám phá. Công trình của ông và các đồng nghiệp đã mở ra một kỷ nguyên mới cho vật liệu tùy chỉnh, nơi các nhà hóa học có thể thiết kế vật liệu với chức năng cụ thể, từ xúc tác hiệu suất cao cho đến tiềm năng dẫn truyền thuốc trong lĩnh vực y sinh. Sự bền bỉ trong việc theo đuổi những cấu trúc tưởng chừng như không thể tồn tại đã mang lại một công cụ mạnh mẽ, định hình lại các hệ thống năng lượng và môi trường trên quy mô toàn cầu.