Нобелевскую премию по химии 2025 года получили трое ученых — Сусуму Китагава (Япония), Ричард Робсон (Австралия) и Омар М. Яги (США). Ее присудили «за развитие металл-органических каркасных структур» (MOF — metal-organic frameworks). Ниже мы публикуем полные тексты опубликованных в российских СМИ комментариев этого события со стороны ученых МИФИ.
Мнение профессора кафедры физики конденсированных сред Константина Катина опубликовано в газете «Известия». Ученый отмечает, что наблюдать одиночные атомы меди, железа, никеля или другого металла метала довольно трудно: из-за сильного притяжения друг к другу они всё время норовят соединиться и образовать кристалл.
«Металл-органические каркасные структуры – уникальные соединения, в которых атомы металла разделены органическими молекулами, которые не дают им собраться вместе. В обычном металле только ничтожная доля атомов, находящихся на поверхности, может проявить свои адсорбционные или каталитические свойства. В металл-органических каркасах можно использовать потенциал каждого атома, поэтому из них получаются отличные адсорбенты и катализаторы. Кроме того, в таких материалах есть поры нанометрового размера. Благодаря этому они могут работать как молекулярное сито: пропускать молекулы подходящего размера, но отсеивать слишком крупные соединения», - подчеркивает эксперт.
Константин Катин поясняет, что после первых экспериментов, проведенных объявленными Нобелевскими лауреатами, структура и устойчивость металл-органических каркасов постоянно совершенствовались. Сейчас они используются во многих областях, включая солнечные батареи, хранение водорода и очистку промышленных отходов. Недавно вышел составленный при участии Константина Катина обзор, посвященный переработке углекислого газа под действием солнечного света при помощи таких соединений.
На портале «Машины и механизмы» можно увидеть мнение заведующего кафедрой физики твердого тела и наносистем Михаила Маслова, который разъясняет, что металлоорганические каркасные соединения состоят из металлических центров, кластеров или ионов металлов, соединенных между собой органическими лигандами, образуя трехмерные кристаллические структуры. Такие кристаллы обладают рядом выдающихся характеристик: это рекордная удельная площадь поверхности, возможность регулировать форму и размеры пор, например, с целью создания соединений типа "хозяин-гость", высокая кинетическая устойчивость и химическая стабильность. Благодаря этим свойствам MOFы обладают широчайшими перспективами применения в катализе, селекции и хранении газов, в качестве мембран и других областях.
«Хочу отметить, что в НИЯУ МИФИ работы по исследованию MOFов ведутся уже достаточно длительное время, например, на кафедре физики твердого тела и наносистем активно ведутся работы по компьютерному моделированию и теоретическому анализу структурных, энергетических и электронных свойств различных металлоорганических каркасных соединений с помощью современных методов квантово-механических расчетов, например, с использованием теории функционала плотности, для прогнозирования и объяснения их фундаментальных свойств», - констатирует Михаил Маслов.
На страницах издания Russian Business выступила заведующая кафедрой промышленной фармации Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ Алла Савченко, которая выразила уверенность, что за последние два десятилетия стабильность и области практического применения металл-органических каркасов постоянно увеличивались.
«MOFы могут быть применены для иммобилизации радиотоксичных нуклидов, например, цезия. Большие возможности открывает использование MOF и в каталитических процессах. Исследование металлорганических каркасов - интенсивно развивающаяся область химии. Каждый год публикуются сотни работ, посвященных новым MOF и методам их синтеза. Увеличивается разнообразие металл-органических каркасов, что расширяет область их практического применения», -
отмечает Алла Савченко, добавляя что в нашей стране металло-органические каркасы также интенсивно исследуются в учреждениях Академии наук (ИОНХ, ИФХЭ и др.), в МИФИ и других организациях. Перспективы этой динамично развивающейся области химии достаточно высоки
В газете «Коммерсант» опубликован комментарий доцента кафедры молекулярной физики Алексея Грехова, который высказал предположение, что сейчас начинается новый виток фундаментальных и прикладных исследований свойств материалов с развитой внутренней поверхностью. «Различные нанопористые и субнанопористые материалы давно известны и активно используют. Однако в случае с МОФами, использование контролируемого молекулярного синтеза дало возможность создавать структуру таких материалов, менять их «дизайн» и, как следствие, варьировать в широком диапазоне физическо-химических свойства», - отмечает Алексей Грехов. Пионерские работы, теперь уже нобелевских лауреатов в свое время показали возможности и направления исследований для получения стабильных МОФов, что стимулировало интенсивное развитие различных методов синтеза и модификации МОФов и их дальнейшего практического использования, от хранения водорода и катализа, до применения в медицине и сенсорах.
Ранее сообщалось, что ученые НИЯУ МИФИ установили, что металлоорганическая каркасная структура на основе дубильной кислоты может эффективно улавливать уранил — наиболее опасный компонент жидких радиоактивных отходов, и таким образом использоваться для их очистки.