تم منح جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2025 إلى ثلاثة باحثين لعملهم الرائد في الإطارات المعدنية-العضوية، أو MOFs، وهي بوليمرات مهيكلة بأشكال دقيقة. يشارك ريتشارد روبسون وسوسومو كيتاگاوا وعمر ياغي الشرف لإنشاء مواد تمكن من تخزين الغازات وترشيحها وتحفيز التفاعلات. ابتكاراتهم، التي بدأت حوالي عام 1990، فتحت إمكانيات جديدة في الكيمياء والتطبيقات البيئية.
عادةً ما تتشكل البوليمرات كتشابكات غير مرتبة من سلاسل جزيئية، مما يحد من تنوعها الكيميائي. حوالي عام 1990، بدأ الكيميائيون في صنع هياكل مرتبة تُعرف بالإطارات المعدنية-العضوية (MOFs)، حيث تعمل المعادن كنقاط مركزية تربط جزيئات عضوية صلبة بزوايا دقيقة. يخلق هذا التصميم مسام مفتوحة لمرور الجزيئات الانتقائي ومواقع تحفيزية، مما يميز MOFs عن البلاستيك التقليدي المستخدم في أغراض مثل الحقائب أو الإطارات.
بنى ريتشارد روبسون من جامعة ملبورن أول MOF باستخدام النحاس وجزيء عضوي يحتوي على حلقة بنزين، مكونًا كومة تشبه الهرم. رغم توقعات عدم الاستقرار، سمحت هذه الهيكل بحركة المذيبات عبر التجاويف الداخلية. توقع روبسون أن تحافظ MOFs على شكلها بعد إزالة المذيب، وتستضيف مواقع تحفيزية، وترشح الجزيئات، وهي خصائص تحققت لاحقًا.
وسوسومو كيتاگاوا في جامعة كيوتو وسع هذا بإنشاء MOF بقنوات تمتد طوله، مكونًا في الماء ومستقرًا عند التجفيف. احتفظ بغازات مثل الأكسجين والنيتروجين والميثان. توقع كيتاگاوا أن تتكيف MOFs مع محفزات مثل درجة الحرارة أو الضوء، وهو مفهوم يُثبت الآن.
عمر ياغي، لاجئ فلسطيني صعد إلى منصب رفيع في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، قد صنع العديد من المتغيرات لـMOFs. تشمل هذه الهياكل المستقرة عند مئات درجات الحرارة، مع 60 في المئة مساحة مفتوحة أو أحجام مسام قابلة للتعديل. أمثلة بارزة تمتص ثاني أكسيد الكربون بشكل انتقائي لمعالجة انبعاثات الغازات الدفيئة وتلتقط رطوبة هواء الصحراء ليلاً لإطلاقها نهارًا عبر الحرارة الشمسية.
اليوم، توجد آلاف MOFs، كما يشهد صفحة ويكيبيديا الخاصة بها التي تتجاوز 20,000 كلمة. تتراوح التطبيقات من تخزين الهيدروجين وترشيح CO2 إلى تحفيز التفاعلات، غالبًا ما تعمل بصمت في التقنيات العملية. تعترف جائزة نوبل بهذا العمل الأساسي، الذي أُعلن في 8 أكتوبر 2025.