8 октября 2025 года, в 17: 45 по пекинскому времени, Нобелевская премия по химии 2025 года была присуждена трем ученым: Сусуму Китагаве, Ричарду Робсону и Омару М. Яги за их вклад в разработку металлоорганических рамок. Структура, которую они создали - металлические органические каркасы (metal - organic frameworks, MOF) - содержит огромные отверстия, в которые молекулы могут входить и выходить. Исследователи использовали их для сбора воды из воздуха пустыни, извлечения загрязняющих веществ из воды, улавливания углекислого газа и хранения водорода.

MOF: очаровательная и чрезвычайно просторная "однокомнатная квартира"

Нобелевская премия была объявлена, металлическая органическая рама (MOF) стояла в центре внимания. Нобель описал это метафорой: очаровательная и чрезвычайно просторная « однокомнатная квартира». Металлоорганические каркасные материалы имеют исключительную полезность, поскольку они сконструированы таким образом, чтобы улавливать углекислыйгаз, выделять перфторалкильные вещества (ПФАС) из воды, доставлять лекарства в организм человека или обрабатывать высокотоксичные газы. Некоторые материалы могут адсорбировать этиленовый газ, высвобождаемый фруктами, тем самым замедляя их созревание; Есть также ферменты, которые могут связывать остатки антибиотиков в расщепляющейся среде. Химики смогли разработать десятки тысяч различных МОФ - материалов, что привело к появлению новых химических чудес.

« Металлоорганический каркас обладает огромным потенциалом и открывает возможности для реализации индивидуализированных материалов с новыми функциями», - сказал Хайнер Линк, председатель Нобелевского комитета по химии.

Омар М. Яги и его экспедиция MOF

Омар М. Яги (Omar M. Yaghi) родился в 1965 году в Аммане, Иордания. В 1990 году получил докторскую степень в Иллинойском университете в Урбана - Шампейн, США. Он был доцентом Университета штата Аризона, профессором Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Лос - Анджелесе, а в 2012 году переехал в Калифорнийский университет в Беркли, где в настоящее время является профессором химии Джеймсом и Нильтье Треттером. Он является основателем Института глобальных наук в Беркли. Яги открыл область сетчатой химии, которая включает в себя сшивание молекулярных строительных блоков с помощью сильных связей для формирования открытых рамок. Его работа - проектирование, синтез, применение и популяризация MOF.

В 1999 году Яги продемонстрировал миру MOF - 5, установив тем самым следующую веху в развитии металлоорганического каркаса. В кубическом пространстве этого материала скрыта огромная площадь поверхности. Несколько граммов поверхности MOF - 5 эквивалентны футбольному полю, что означает, что он может поглощать больше газа, чем цеолит.

В 2002 и 2003 годах Омар Яджи заложил последний кирпич на фундамент металлической органической рамы. Он показал возможность разумно модифицировать и изменять MOF, придавая им разные свойства. Одной из его работ было создание 16 вариантов MOF - 5 с отверстиями больше или меньше, чем исходный материал. С тех пор металлические органические рамки охватили весь мир.

Micromeritics в работе профессора Арги

В передовых исследованиях пористого материала и рамочной химии точное представление относительной площади поверхности материала, распределения апертуры и адсорбционных свойств газа является ключом к прорыву в проектировании и применении материала. Нам посчастливилось увидеть различные модели анализаторов соотношения поверхностей и апертур Micromeritics во многих новаторских работах профессора Арги и его команды. Он использует продукты Mac для оценки производительности синтетических ковалентных органических рамок и металлических органических рамочных материалов, обеспечивая прочную поддержку данных для проверки структуры и функциональной разработки материалов.

В исследовании, опубликованном в Nature Chemistry, команда профессора Яги использовала Micromeritics ASAP 2020 для тестирования адсорбции аммиака на COF - 10, COF - 102 и других материалах, демонстрируя способность улавливать аммиак и стабильность цикла. Этот прибор завершает анализ адсорбции N2C под 77K, точно вычисляет отверстие материала по отношению к площади поверхности и анализирует распределение апертуры в сочетании с моделью NLDFT, обеспечивая ключевую основу для понимания адсорбционного поведения материалов COF в различных газовых средах.

* DOI: 10.1038 / nchem.548 Выдержки из части диссертации

В другом исследовании, посвященном высокотехнологичной ковалентной органической рамке, опубликованном в Science, команда Agie использовала Micromeritics 3Flex и ASAP 2420 для измерения адсорбционной изотермы материалов серии BP - COF на Nneneneek, Ar, Hneneneed и CO2 при 77K и 87K и точного анализа их структуры апертуры и удельной площади поверхности в сочетании с теоретической моделью DFT. Эти данные не только подтверждают структурную модель теоретического моделирования, но и закладывают основу для последующего изучения ее энергетических и экологических применений, таких как хранение водорода и улавливание углекислого газа.

* DOI: 10.1126 / science.abd6406 Выдержки из части диссертации

Кроме того, в исследовании атмосферных коллекторов на основе MOF - 303, о котором сообщает Nature Water, команда Agi также использовала Micromeritics ASAP 2420 для анализа адсорбции Nnenenebm на MOF - 303 и его составных частицах, чтобы подтвердить их высокоудельную площадь поверхности и пористую структуру, обеспечивая ключевые структурные параметры для понимания их эффективного механизма всасывания и высвобождения воды.

* doi.org / 10.1038 / s44221 - 023 - 0013 - 7 Выдержки из отдельных статей

Продукты Micromeritics с высокой точностью, универсальностью и надежностью являются надежным инструментом для команды профессора Яги в разработке новых пористых материалов. От адсорбции газа до захвата водяного пара, от структурных характеристик до оптимизации производительности, эти приборы обеспечивают прочную экспериментальную гарантию для их крупных прорывов в области энергетики, окружающей среды и водных ресурсов и являются « двигателями данных», которые продвигают рамочную химию от лаборатории к практическому применению.