STOCKHOLM, Thụy Điển (NV) – Giải Nobel Hóa Học năm 2025 được trao cho ba nhà khoa học Susumu Kitagawa, Richard Robson, và Omar Yaghi cho công trình phát triển các vật liệu chứa đầy các khoang có thể lưu trữ và giải phóng các khí như carbon dioxide, được gọi là khung hữu cơ kim loại, theo Reuters hôm Thứ Tư, 8 Tháng Mười.
“Chỉ một lượng nhỏ vật liệu như vậy có thể gần giống như chiếc túi xách của Hermione trong Harry Potter,” ông Heiner Linke, chủ tịch Ủy Ban Nobel Hóa Học, nói. “Nó có thể lưu trữ một lượng khí lớn trong thể tích nhỏ hẹp.”
Hàng chục ngàn khung hữu cơ kim loại cơ khác nhau đã được tạo ra. Chúng có nhiều ứng dụng, từ giúp thu giữ CO2 trong ống khói đến dọn sạch vĩnh viễn các hóa chất và gom nước từ không khí.
Vào cuối những năm 1980, Giáo Sư Richard Robson tại đại học The University of Melbourne ở Úc đã lấy cảm hứng từ cấu trúc có trật tự của kim cương để tạo ra các khung hữu cơ kim loại đầu tiên. Ông Robson nhận ra rằng có thể sử dụng các ion kim loại làm điểm nút và liên kết chúng với nhau bằng các phân tử hữu cơ.
Khi các ion kim loại và các phân tử hữu cơ được trộn lẫn nhau, chúng sẽ tập hợp lại thành các khung có trật tự. Nếu các khoang trong cấu trúc kim cương có kích thức nhỏ thì các khoang trong khung hữu cơ kim loại có thể lớn hơn nhiều.
Các khoang trong các khung hữu cơ kim loại mà Giáo Sư Robson tạo ra được đưa đầy nước vào. Giáo Sư Susumu Kitagawa tại đại học Kyoto University ở Nhật là người đầu tiên tạo ra khung hữu cơ kim loại đủ ổn định để làm khô và cũng là người cố gắng đưa không khí vào đầy các khoang rỗng.
Sau đó, Giáo Sư Kitagawa tiến tới để tạo ra các khung kim loại hữu cơ có thể thay đổi hình dạng khi đưa khí vào hay rút khí ra.
Giáo Sư Omar Yaghi tại đại học UC Berkeley đã tạo ra các khung thậm chí còn ổn định hơn bằng cách sử dụng các cụm ion kim loại có chứa kẽm và oxy, và tác nhân liên kết chứa các nhóm cacboxylate.
“Đó là khung tuyệt diệu vì nó rất ổn định. Nó ổn định đến 300 độ C,” ông Olaf Ramstrom, một thành viên của Ủy Ban Nobel Hóa Học, cho biết. “Nhưng tuyệt vời hơn nữa là nó có diện tích bề mặt khổng lồ. Vì vậy, chỉ một vài gram vật liệu lỗ chỗ này, gần giống như một viên đường nhỏ, có diện tích bề mặt bằng một sân bóng đá lớn vài nghìn mét vuông.
Giáo Sư Omar Yaghi cũng tiếp tục chỉ ra rằng các khoang trong các vật liệu này có thể được mở rộng ra hơn nữa chỉ đơn giản bằng cách làm cho tác nhân liên kết dài hơn. (NNL) [đ.d.]
