Nobel Hóa học 2025 trao cho bộ ba nhà khoa học phát triển 'khung kim loại-hữu cơ'

6 giờ trướcBài gốc

Ba nhà khoa học là Susumu Kitagawa, Richard Robson và Omar Yaghi cùng chia sẻ giải thưởng cho những khám phá mang tính đột phá của họ. Nghiên cứu này có thể giúp giải quyết một số vấn đề cấp bách nhất của hành tinh, chẳng hạn như biến đổi khí hậu, theo như tuyên bố của Ủy ban Nobel tại buổi lễ công bố giải thưởng ở Stockholm, Thụy Điển hôm 8/10.

Heiner Linke - Chủ tịch ủy ban hóa học cho biết những khám phá và hiểu biết sâu sắc của những người được trao giải Nobel hóa học năm nay đã tạo ra những vật liệu hoàn toàn mới có thể "lưu trữ một lượng khí khổng lồ trong một thể tích nhỏ bé".

Linke so sánh những vật liệu này hoạt động "giống như những căn phòng trong khách sạn", nơi các nhóm phân tử khổng lồ có thể ra vào như thể chúng là những vị khách.

Ủy ban trao giải Nobel đã khen ngợi những người đoạt giải vì đã tạo ra vật liệu khung kim loại hữu cơ (MOF) "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".

Theo Kim Jelfs, giáo sư hóa học tại Đại học Hoàng gia London thì cho đến nay đã có hơn 100.000 MOF được báo cáo.

"Các ứng dụng của MOF đều bắt nguồn từ độ xốp của chúng - một gam vật liệu MOF có thể có diện tích bề mặt bên trong các lỗ rỗng tương đương với một sân bóng đá" - Jelfs cho biết.

Chân dung 3 nhà khoa học đạt giải Nobel Hóa học 2025 - Ảnh: Reuters

Sự ra đời của những vật liệu mới này xuất hiện khi Robson, một giáo sư tại Đại học Melbourne, Úc, đang giảng dạy cho sinh viên vào năm 1974 về cấu trúc phân tử bằng cách biến những quả bóng gỗ thành mô hình nguyên tử.

Khi quyết định vị trí khoan lỗ trên những quả bóng gỗ, Robson nhận ra rằng một lượng lớn thông tin hóa học phụ thuộc vào vị trí của các lỗ. Ông tự hỏi điều gì sẽ xảy ra nếu ông liên kết các loại phân tử khác nhau thay vì các nguyên tử riêng lẻ, và liệu điều này có thể tạo ra các loại vật liệu mới hay không.

Mặc dù Robson mất hơn một thập kỷ để kiểm chứng lý thuyết của mình, nhưng các thí nghiệm của ông vào những năm 1980 đã chứng minh linh cảm của ông là đúng. Sử dụng đồng, Robson đã chứng minh rằng các phân tử tự sắp xếp thành một cấu trúc phân tử đều đặn - giống như cách các nguyên tử carbon liên kết với nhau để tạo thành kim cương.

Nhưng không giống như kim cương, nơi cấu trúc phân tử cực kỳ nhỏ gọn, vật liệu của Robson chứa một số lượng lớn các khoang lớn, cho thấy điều này có thể dẫn đến việc tạo ra các vật liệu mới.

Kitagawa, một giáo sư tại Đại học Kyoto ở Nhật Bản, đã xây dựng nghiên cứu dựa trên những phát hiện của Robson. Ban đầu, Kitagawa không bị thuyết phục bởi những ứng dụng thực tế của những vật liệu này, nhưng Ủy ban trao giải Nobel cho biết sự nghiệp của nhà hóa học này được thúc đẩy bởi việc tìm ra "tính hữu dụng của những thứ vô dụng". Kitagawa bắt đầu nghiên cứu tiềm năng tạo ra các cấu trúc phân tử xốp, trình bày cấu trúc đầu tiên của mình vào năm 1992. Ngay cả khi đó, các nhà tài trợ nghiên cứu vẫn chưa thực sự ấn tượng.

Mãi đến năm 1997, Kitagawa mới có bước đột phá lớn đầu tiên khi phát triển một phân tử mới có thể hấp thụ và giải phóng các loại khí mêtan, nitơ và oxy.

Cấu trúc phân tử của khung kim loại-hữu cơ- Ảnh: Ủy ban Nobel

Trong khi đó, tại Đại học bang Arizona, Yaghi - người chuyển đến Mỹ từ Jordan năm 15 tuổi - đã sử dụng nghiên cứu của Kitagawa và Robson để phát triển một khung kim loại-hữu cơ hoàn toàn mới có tên là MOF-5, mà Ủy ban trao giải Nobel cho biết "đã trở thành một thành tựu kinh điển" trong lĩnh vực hóa học. Ngay cả khi rỗng, cấu trúc này có thể được nung nóng đến 300 độ C mà không bị phân hủy.

Việc có thể chứa một số lượng lớn các lỗ rỗng (khoảng trống) trong một không gian nhỏ như vậy đã cho phép nhóm nghiên cứu của Yaghi hút nước từ không khí sa mạc của bang Arizona.

“Trong đêm, vật liệu MOF của họ đã thu giữ hơi nước từ không khí. Khi bình minh đến và mặt trời làm nóng vật liệu, chúng có thể thu thập được nước” - Ủy ban trao giải Nobel cho biết.

Nghiên cứu của những người đoạt giải có rất nhiều ứng dụng thực tế và có thể cung cấp một giải pháp chống biến đổi khí hậu bằng cách thu giữ khí gây hiệu ứng nhà kính carbon dioxide từ khí quyển. Các ứng dụng khác bao gồm loại bỏ “hóa chất vĩnh viễn” khỏi nước và phân hủy dấu vết của dược phẩm trong môi trường.

Giải thưởng Nobel Hóa học có giá trị tiền mặt là 11 triệu krona Thụy Điển (1 triệu USD).

Anh Duy

Nguồn CA TP.HCM : http://congan.com.vn/quoc-te/thoi-su-quoc-te/nobel-hoa-hoc-2025-trao-cho-bo-ba-nha-khoa-hoc-phat-trien-khung-kim-loai-huu-co_184121.html