3 علماء يحصدون نوبل للكيمياء عن تطويرهم للهياكل المعدنية العضوية

أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم، اليوم الأربعاء، في ستوكهولم عن فوز ثلاثة علماء بجائزة نوبل للكيمياء لعام 2025، وهم الأردني عمر م. ياغي من جامعة كاليفورنيا في بيركللي، الولايات المتحدة الأميركية، وسوسومو كيتاغاوا من جامعة كيوتو، اليابان، وريتشارد روبسون من جامعة ملبورن، أستراليا، وذلك لتطويرهم للأطر المعدنية العضوية (Metal-Organic Frameworks - MOFs).

وابتكر العلماء الثلاثة نوعًا جديدًا من البُنى الجزيئية التي تحتوي على فراغات واسعة تسمح بمرور الغازات والمواد الكيميائية. وتُستخدم هذه الهياكل في تطبيقات متعددة، مثل استخراج الماء من هواء الصحراء، واحتجاز غاز ثاني أكسيد الكربون، وتخزين الغازات السامة، وتحفيز التفاعلات الكيميائية. وتقوم فكرة هذه المواد على ربط أيونات المعادن بجزيئات عضوية طويلة لتكوين بلورات تحتوي على تجاويف واسعة، تُعرف باسم الأطر المعدنية العضوية (MOFs). وبحسب نوع المكونات المستخدمة، يمكن تصميم هذه المواد لتخزين أو التقاط مواد معينة، أو لتوصيل الكهرباء، أو تسريع التفاعلات الكيميائية. ويُعد هذا الاكتشاف أحد أهم التطورات في كيمياء المواد، إذ يمهّد الطريق لحلول مبتكرة في مكافحة تغيّر المناخ وتنقية المياه وحماية البيئة.

روبسون من نماذج خشبية إلى ثورة علمية

تعود قصة هذا الإنجاز إلى عام 1974، عندما كان ريتشارد روبسون يُدرّس في جامعة ملبورن بأستراليا. كان يحضّر نماذج خشبية لتعليم الطلاب كيفية بناء الجزيئات، مستخدماً كرات خشبية بثقوب محفورة تمثل الذرات، وقضبان تمثل الروابط الكيميائية. خلال تجربته مع هذه النماذج، أدرك روبسون أمراً مهماً، وهو أن مواضع الثقوب في الكرات تحدد تلقائياً شكل وبنية الجزيء النهائي. هذا الإدراك قاده إلى تساؤل جوهري: هل يمكن استخدام الخصائص الطبيعية للذرات لربط جزيئات كاملة ببعضها، بدلاً من ربط ذرات فردية؟

استغرق الأمر أكثر من عشر سنوات قبل أن يقرر روبسون اختبار فكرته، حيث استخدم أيونات النحاس موجبة الشحنة مع جزيئات عضوية ذات أربع أذرع، ونجح في بناء بنية بلورية منتظمة تحتوي على تجاويف كبيرة. في عام 1989، نشر روبسون نتائجه الرائدة، متنبئاً بأن هذه المواد قد تمتلك خصائص لم تُشاهد من قبل.

كيتاغاوا وفلسفة جدوى الأشياء عديمة