أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم، اليوم الأربعاء، جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2025، حيث فاز بها كل من العالم الياباني سوسومو كيتاغاوا، والأسترالي ريتشارد روبسون، والسعودي الأمريكي عمر ياغي، وذلك تقديرًا لجهودهم الرائدة في تطوير فئة جديدة تمامًا من المواد تُعرف باسم “الأطر المعدنية العضوية”.
وأوضحت الأكاديمية أن هذه الهياكل الجزيئية المبتكرة، التي تحتوي على تجاويف واسعة، فتحت آفاقًا جديدة لحل بعض أكثر المشكلات إلحاحًا في العالم، مثل استخلاص المياه من هواء الصحراء، واحتجاز ثاني أكسيد الكربون، وتخزين وقود الهيدروجين النظيف.
كيف فتحت جائزة نوبل في الكيمياء آفاقًا جديدة؟
تقوم فكرة الأطر المعدنية العضوية على بناء هياكل بلورية ثلاثية الأبعاد من خلال ربط أيونات معدنية بجزيئات عضوية، وينتج عن هذه الهندسة الدقيقة مواد ذات مسامية استثنائية، حيث وصف رئيس لجنة نوبل في الكيمياء، هاينر لينك، قدرتها التخزينية بأنها “أشبه بحقيبة هيرميون السحرية في سلسلة هاري بوتر”، إذ يمكن لغرامات قليلة من هذه المادة أن تحتوي على مساحة سطح داخلية تعادل مساحة ملعب كرة قدم كامل.
وبفضل هذا الإنجاز، تمكن الكيميائيون من تصميم عشرات الآلاف من هذه الأطر لتطبيقات محددة، بما في ذلك تنقية المياه من الملوثات الكيميائية الأبدية، أو إيصال الأدوية بدقة داخل الجسم.
وتعود شرارة هذه الثورة العلمية إلى عام 1974، حين كان ريتشارد روبسون، الأستاذ بجامعة ملبورن، يُعد درسًا عمليًا باستخدام نماذج خشبية للذرات، وهناك، أدرك أنه بدلًا من بناء جزيئات فردية، يمكنه استخدام الخصائص الكيميائية الكامنة للذرات لربطها في شبكات بلورية واسعة ومنظمة.
وفي عام 1989، نجح في نشر أول بنية من هذا النوع، لكنها كانت هشة وغير مستقرة، مما دفع الكثيرين إلى تجاهل فكرته، إلا أنها ألهمت آخرين، وهو ما مهد الطريق أمام كل من سوسومو كيتاغاوا وعمر ياغي، اللذين طورا الفكرة بشكل مستقل وحوّلاها إلى واقع عملي.
وفي عام 1997، نجح كيتاغاوا في اليابان في بناء أطر مستقرة ومرنة يمكنها امتصاص الغازات وإطلاقها دون أن تنهار، مما أثبت تفوقها على المواد المسامية التقليدية مثل الزيوليت.
وبالتزامن مع ذلك، كان عمر ياغي في الولايات المتحدة يخطو خطوات هائلة، حيث أطلق على هذه الفئة من المواد اسمها الرسمي “الأطر المعدنية العضوية”، وفي عام 1999، قدّم للعالم (MOF-5)، وهو إطار أيقوني يتميز بمساحة سطحية هائلة وثبات حراري عالٍ، ليصبح حجر الزاوية الذي انطلق منه هذا المجال الواعد الذي استحق عنه العلماء الثلاثة جائزة نوبل في الكيمياء.
