Nobelpriset i kemi 2025 har tilldelats Susumu Kitagawa, Richard Robson och Omar Yaghi för banbrytande arbete med metall-organiska ramverk, porösa material som kan lagra och frigöra gaser som koldioxid. Dessa strukturer, som självreproducerar sig från metalljoner och organiska molekyler, har stor potential för tillämpningar som att fånga föroreningar och skörda vatten från luft. Kommittén berömde deras arbete för att skapa material som kan hålla enorma volymer av ämnen i små utrymmen.
På sent 1980-tal hämtade Richard Robson vid University of Melbourne i Australien inspiration från diamantens ordnade struktur för att utveckla de första metall-organiska ramverken (MOF). Han använde metalljoner som noder länkade av organiska molekyler, vilket tillät dem att självreproducera sig till ramverk med stora håligheter, mycket större än de i diamant. Dock hade Robsons initiala MOF håligheter fyllda med vatten.
Susumu Kitagawa vid Kyoto University i Japan avancerade fältet genom att skapa MOF som var tillräckligt stabila för att torkas, vilket möjliggjorde att de kunde absorbera och frigöra gaser. “Han visade att gaserna kunde tas upp, absorberas av materialet, och också frigöras från materialet”, sa Olof Ramström, medlem i Nobelkommittén för kemi. Kitagawa utvecklade vidare MOF som ändrar form när gaser läggs till eller tas bort.
Omar Yaghi vid University of California, Berkeley, förbättrade stabiliteten genom att använda metalljonkluster med zink och syre, kopplade med karboxylat-innehållande länkar. “Detta är en förbluffande ram eftersom den var mycket stabil. Den var stabil ända upp till 300 grader Celsius”, noterade Ramström. “Men ännu mer anmärkningsvärt var att den innehåller en enorm yta. Så bara några gram av detta porösa material, ungefär som en liten sockerbit, innehåller lika mycket yta som en stor fotbollsplan på flera tusen kvadratmeter.” Yaghi visade också att längre länkar kunde förstora håligheterna.
Heiner Linke, ordförande i Nobelkommittén för kemi, jämförde materialen med “Hermiones handväska i Harry Potter”, och tillade: “Den kan lagra enorma mängder gas i en liten volym.” Tiotalet tusen MOF har skapat sedan dess, med nya som dyker upp nästan dagligen, enligt Ramström. Potentiella användningar inkluderar att fånga CO2 från skorstenar, ta bort eviga kemikalier och extrahera vatten från ökenluft.