Susumu Kitagawa, Richard Robson oraz Omar M. Yaghi zostali laureatami Nagrody Nobla z chemii za rozwój nowego typu architektury molekularnej, tj. sieci metaliczno-organicznych. Na bazie odkryć tegorocznych noblistów z chemii udało się stworzyć liczne sieci MOF (z ang. Metal-Organic Frameworks), które mogą pomóc w walce z wieloma aktualnymi problemami, jak np. zanieczyszczeniem powietrza czy emisją toksycznych gazów.

– Rozważania dotyczące Nobla za sieci metaliczno-organiczne toczą się od kilku już lat, ponieważ zainteresowanie naukowców na świecie tą tematyką jest ogromne. Zastosowania tych materiałów są, obok np. tematyki perowskitów, bardzo gorącym zagadnieniem. Spodziewaliśmy się, że Nobel w tej dziedzinie będzie i ciągle było oczekiwanie, czy to będzie już, czy jeszcze za chwilę – powiedział PAP dr hab. inż. Wojciech Bury, prof. UWr, lider Zespołu Chemii Retikularnej i Katalizy z Wydziału Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego.

Jak wyjaśnił badacz, materiały te można porównać do gąbek chemicznych, które dzięki porowatej strukturze umożliwiają przechowywanie we wnętrzu różnych substancji i otwierają szereg możliwości ich zastosowań. – Te pierwsze odkrycia dotyczące sieci MOF pokazały, że mamy do czynienia z materiałami o ogromnej pojemności sorpcyjnej i możliwościach przechowywania różnorodnych molekuł w znacznie większej skali, niż przy wykorzystaniu dotychczas znanych materiałów – wyjaśnił rozmówca PAP.

Jednym z takich zastosowań jest przechowywanie gazów, na przykład gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla, innym neutralizowanie substancji toksycznych, dzięki czemu mogłyby się przydać do oczyszczania wody lub powietrza. Trwają również prace nad wykorzystaniem ich do kontrolowanego uwalniania leków w zaawansowanych terapiach.

– Najbardziej chyba zaawansowany jest obszar budowy zbiorników do przechowywania gazów, zwłaszcza wodoru lub metanu. Skonstruowano np. prototyp samochodu napędzanego metanem, który był przechowywany właśnie w baku wypełnionym materiałem MOF – opisał dr hab. Wojciech Bury.

Dodał, że ostatnio intensywnie eksplorowanym kierunkiem jest pozyskiwanie pary wodnej z powietrza, co mogłoby mieć ogromne znaczenie dla produkcji wody w krajach o pustynnym klimacie.

– Odkrycia noblistów mają znaczenie fundamentalne, a z tych możliwych zastosowań jeszcze nie mamy tego jednego, konkretnego i przełomowego. Cały czas jesteśmy na etapie poszukiwań takich aplikacji. To są cały czas święte Graale, które chciałoby się odkryć – wyjaśnił.

Dla chemików znaczenie ma to, że mogą takie materiały projektować, czyli otrzymywać materiały „szyte na miarę”. Dobrać odpowiednie jednostki budulcowe, zaprojektować na komputerze, a potem otrzymać je w laboratorium. To – jak podkreślił rozmówca PAP – zupełnie nowe spojrzenie na materię i projektowanie nowoczesnych materiałów.

Zespół dr. hab. Wojciecha Burego, prof. UWr, tworzy obecnie materiały hybrydowe, które mają służyć do neutralizacji substancji toksycznych i w tym celu wykorzystują sieci MOF. – Chcemy połączyć świat materiałów MOF ze światem polimerów, gdyż pewnym ograniczeniem tych materiałów jest trudność ich formowania w określone kształty, czyli w formy użytkowe. Chcemy łączyć sztywne materiały MOF z elastycznymi materiałami polimerowymi. Końcowy materiał hybrydowy posiadałby więc funkcje obu tych grup materiałów – opisał badacz.

Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska-Wujec (PAP)

ekr/ agt/ mhr/