2025年のノーベル化学賞は、金属有機骨格（MOFs）という精密な幾何学を持つ構造化ポリマーの先駆的研究により、3人の研究者に授与されました。リチャード・ロブソン、北川進、オマル・ヤギが、ガス貯蔵、ろ過、触媒作用を可能にする材料を作成した栄誉を共有します。彼らの革新は1990年頃から始まり、化学と環境応用に新たな可能性を開きました。
ポリマーは通常、分子鎖の無秩序な絡まりとして形成され、その化学的多様性を制限します。1990年頃、化学者たちは金属有機骨格（MOFs）と呼ばれる秩序ある構造を構築し始めました。ここでは金属がハブとして機能し、剛性のある有機分子を精密な角度で連結します。この設計により、分子の選択的通過のための開放孔と触媒サイトが生まれ、袋やタイヤなどのアイテムに使用される伝統的なプラスチックとMOFsを区別します。
メルボルン大学のRichard Robsonは、銅とベンゼン環を含む有機分子を使用して最初のMOFを構築し、ピラミッド状の積層を形成しました。不安定さが予想されたにもかかわらず、この構造は内部空洞を通じた溶媒の移動を許しました。Robsonは、溶媒除去後も形状を保持し、触媒サイトをホストし、分子をろ過できると予測しました。これらの特性は後に実現しました。
京都大学のSusumu Kitagawaは、これを拡張して長さにわたるチャネルを持つMOFを作成し、水中で形成され乾燥後も安定しました。それは酸素、窒素、メタンなどのガスを保持しました。Kitagawaは、温度や光などの刺激に適応するMOFを予見し、この概念は今や実証されています。
パレスチナ難民として育ち、カリフォルニア大学バークレー校のトップポジションに上り詰めたOmar Yaghiは、数多くのMOF変種を合成しました。これには数百度のセ氏で安定する構造、60%の開放空間、または調整可能な孔径が含まれます。注目すべき例として、温室効果ガス排出に対処するための選択的二酸化炭素吸収と、夜間に砂漠の空気から水分を捕捉し、太陽熱で日中に放出するものがあります。
今日、数千のMOFが存在し、Wikipediaのページが20,000語を超えることで証明されています。応用は水素貯蔵やCO2ろ過から反応触媒まで及び、しばしば実用的技術で目立たずに動作します。ノーベル賞はこの基礎的な業績を認め、2025年10月8日に発表されました。