Kemipriset 2025 – MOF:ar – molekylära byggnadsverk
Nobelpriset i kemi 2025 belönar utvecklingen av material som har helt nya funktioner. Pristagarna har skapat porösa metallorganiska ramverk, som förkortas MOF efter engelskans metal-organic framework. Dessa har stora hålrum där andra molekyler, till exempel gaser, kan flytta in och ut.
Metalljoner + organiska molekyler blir nätverk (MOF)
Två begrepp är centrala för att förstå pristagarnas upptäckter är metalljoner och organiska molekyler.
En metall är ett grundämne som har en bestämd struktur. Det innebär att atomerna sitter på bestämda platser. Metaller kännetecknas av att de har metallglans och ofta är bra ledare av elektricitet och värme. De finns i naturen och är ofta bundna i mineraler. En metalljon är en metallatom som har förlorat en eller flera elektroner och då blivit positivt laddad.
Organiska molekyler är kemiska föreningar som bygger upp alla levande organismer. De innehåller alltid kolatomer och ofta även väteatomer.
Kemipristagarna har skapat ett helt nytt material, MOF, som är uppbyggt av metalljoner och organiska molekyler. Metalljonerna fungerar som hörnstenar och länkas ihop med de organiska molekylerna till ett tredimensionellt nätverk.
Från idé till stabila byggen
Historien om 2025 års kemipris startar redan 1974 i Australien. När kemiläraren Richard Robson förberedde en kemilektion fick han idé. Tänk om det skulle gå att designa nya former av molekylära byggen?
Tio år senare bestämde han sig för att testa sin idé och efter ytterligare ett par år lyckades han bygga en välordnad luftig kristall med hjälp av koppar(l)joner. Det första metallorganiska ramverket hade skapats. Ramverket var instabilt och föll lätt sönder, men Robson förutspådde att materialet skulle bli användbart i framtiden.
De två andra pristagarna la senare en stadig grund för de nya molekylära byggena, Susumu Kitagawa utforskade möjligheterna att skapa ihåliga strukturer. I slutet av 1990-talet kom genombrottet. Han lyckades skapa stabila strukturer där tomrummen kunde fyllas med gaser, som sedan kunde släppas ut.
MOF:ar som gömmer enorma ytor i sina hålrum
Ytterligare en ny MOF utvecklas. Den är inte större än en sockerbit, men ytan i materialets hålrum är stor som en fotbollsplan.
Samtidigt som Kitagawa experimenterade i Japan, började Omar Yaghi fundera på hur materialet skulle kunna skapas på ett mer kontrollerat sätt. Han ville foga samman kemiska byggstenar till stora kristaller.
Han lyckades utveckla en ny typ av MOF:ar som var otroligt luftiga men ändå väldiga stabila. En liten bit av materialet, inte större än en sockerbit, hade en inre yta som var lika stor som en hel fotbollsplan. Den påminde med andra ord om Hermiones handväska i berättelserna om Harry Potter. Trots sitt lilla format kan den rymma nästan hur mycket som helst.
Omar Yaghi visade också hur man kan förändra och skräddarsy MOF:ar så att de får nya önskade egenskaper.
2025 års Nobelpristagare i kemi
Richard Robson är professor på University of Melbourne i Australien. I en intervju berättade han att många inte trodde på hans idé i början: “Vissa människor tyckte att det bara var skräp. Men det visade sig inte vara det.”
Susumu Kitagawa är professor vid Kyoto University i Japan. Han har berättat att han i sitt arbete som forskare följt en viktig princip – att försöka se “det värdefulla i det värdelösa”.
Omar Yaghi är professor vid University of California, Berkeley, i USA. Han är född i Jordanien och hans föräldrar var flyktingar från Palestina. Yaghis pappa hade endast gått i skolan till sjätte klass och hans mamma kunde varken läsa eller skriva. I en telefonintervju sa han: ”Vilken resa. Det är tack vare vetenskapen. Vetenskapen är den största utjämnande kraften i världen. Smarta människor, begåvade människor, skickliga människor finns överallt. Det är därför vi verkligen borde fokusera på att frigöra deras potential genom att ge dem möjligheter.”
Till mänsklighetens största nytta
CALF-20 är en MOF med stor kapacitet att suga upp koldioxid.
MOF-303 är en MOF som kan fånga in vattenånga från ökenluft om natten. När solen värmer materialet på morgonen släpper det ut vattnet som går att dricka.
NU-1501 är en MOF som kan lagra och släppa ut vätgas vid normalt tryck.
MOF:ar ger oss tidigare oanade möjligheter att skräddarsy nya material med nya funktioner. På bilderna ser du några exempel.
I den här korta filmen får du veta lite mer om pristagarnas upptäckter och varför de är till mänsklighetens största nytta: