Minh Nguyệt
Intern Writer
Vào ngày 8/10/2025, ba nhà nghiên cứu đã vinh dự nhận Giải Nobel Hóa học cho sự phát triển của một loại cấu trúc phân tử mới, có thể dẫn đến những đổi mới trong việc thu giữ carbon hay khai thác nước từ không khí sa mạc. Những cấu trúc phân tử này được gọi là khung kim loại hữu cơ (MOFs) và sở hữu những khoảng trống lớn, rất lý tưởng cho việc thu giữ và lưu trữ các loại khí như hydro, metan và carbon dioxide.
Heiner Linke, chủ tịch ủy ban Nobel Hóa học đã nói rằng: “Hãy tưởng tượng rằng công cụ hóa học có thể được sử dụng để tạo ra những vật liệu hoàn toàn mới với những tính chất chưa từng có. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta có thể chế tạo ra những vật liệu rắn đầy những khoảng trống nhỏ, nơi mà các phân tử khí có thể cảm thấy thoải mái và với những tính chất hóa học có thể điều chỉnh theo nhu cầu và mong muốn của các phân tử khác nhau.” Chính các nhà khoa học được vinh danh năm nay đã thực hiện được điều đó.
Công trình của các nhà khoa học trong năm 2025 thuộc về lĩnh vực hóa học lưới, một lĩnh vực mới nổi liên quan đến việc tạo ra các cấu trúc tinh thể bằng cách sử dụng các khối xây dựng phân tử. Dù làm việc riêng lẻ, nhưng họ đã xây dựng dựa trên những phát hiện của nhau. Susumu Kitagawa, Richard Robson và Omar Yaghi đã có hàng loạt bước đột phá để phát hiện và mô tả các khung kim loại hữu cơ trong khoảng thời gian từ 1989 đến 2003. Từ đó đến nay, các nhà khoa học đã phát triển hàng chục nghìn loại MOFs, có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, từ loại bỏ hóa chất trong nước đến thu giữ carbon dioxide từ không khí.
Linke đã so sánh MOFs với chiếc túi phép thuật của Hermione Granger trong loạt phim Harry Potter: “Nó có thể lưu trữ khối lượng lớn khí trong một thể tích nhỏ. Loại vật liệu này … có thể được tạo ra với vô vàn biến thể, tạo nên những khả năng vô tận vì lợi ích lớn nhất của nhân loại.”
Omar Yaghi, một trong những nhà hóa học được vinh danh năm nay, đã chia sẻ câu chuyện về hành trình của mình. Sinh ra tại Amman, Jordan vào năm 1965, Yaghi lớn lên trong một gia đình khiêm tốn, sống trong một phòng với hàng chục người và cả gia súc.
MOFs chủ yếu có hai thành phần chính: các ion kim loại và các phân tử hữu cơ dựa trên carbon liên kết với nhau. Khi kết hợp, các ion kim loại và phân tử hữu cơ tạo ra một cấu trúc tinh thể chứa các khoảng trống. Robson đã lần đầu tiên trình diễn điều này vào năm 1989 với một mô hình lấy cảm hứng từ cấu trúc của kim cương, kết hợp các ion đồng với một phân tử bốn tay. Khi được kết hợp, các ion đồng dương đã thu hút các đầu của mỗi cánh tay và tạo thành một tinh thể có trật tự rõ ràng, rộng rãi.
Trong hơn một thập kỷ sau đó, Kitagawa và Yaghi đã có nhiều bước tiến lớn trong việc xác định và phát triển MOFs, chứng minh rằng các cấu trúc này có thể cho khí đi qua, ổn định và có thể điều chỉnh. Yaghi đã đặt tên cho thuật ngữ “khung kim loại hữu cơ” trong một bài báo năm 1995.
Mặc dù hầu hết các MOFs chỉ được sử dụng ở quy mô nhỏ, nhưng việc sản xuất và thương mại hóa trong tương lai có thể biến các cấu trúc này thành những công cụ giúp giải quyết một số thách thức lớn nhất của nhân loại. Một số MOFs nhỏ bằng một viên đường có thể có diện tích bề mặt bên trong bằng kích thước của một sân bóng đá nhờ vào các khoảng trống của chúng.
Ngoài việc tùy chỉnh các MOFs để lưu trữ các chất cụ thể, các nhà khoa học còn có thể điều chỉnh chúng để xúc tác các phản ứng hóa học và dẫn điện. Phát hiện này đã mở ra một loạt ứng dụng, từ lưu trữ và tách khí cho đến chuyển phát thuốc, đồng thời mở ra các lĩnh vực khác như chất lỏng xốp, cho thấy triển vọng trong việc thu giữ carbon và xúc tác.
Yaghi đã tỏ ra vui mừng và cho biết rằng ước mơ của ông là công bố ít nhất một bài báo nhận được 100 trích dẫn. Nhưng bây giờ, nhóm của ông đã có hơn 250.000 trích dẫn. Kitagawa cũng bày tỏ niềm vinh dự khi nghiên cứu lâu dài của mình được công nhận. Trong khi đó, Robson, một giáo sư đã nghỉ hưu, cho biết ông cảm thấy rất bất ngờ khi nhận được tin vui này.
Ba nhà nghiên cứu sẽ chia sẻ giải thưởng trị giá 11 triệu kronor Thụy Điển (tương đương khoảng 1,2 triệu USD). Giải Nobel Hóa học năm nay đã khép lại một chuỗi các giải thưởng khác trong lĩnh vực Sinh lý học và Y học, cũng như Vật lý đã được công bố trước đó trong tuần. #Nobel2025
Nguồn: Smithsonianmag
Heiner Linke, chủ tịch ủy ban Nobel Hóa học đã nói rằng: “Hãy tưởng tượng rằng công cụ hóa học có thể được sử dụng để tạo ra những vật liệu hoàn toàn mới với những tính chất chưa từng có. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta có thể chế tạo ra những vật liệu rắn đầy những khoảng trống nhỏ, nơi mà các phân tử khí có thể cảm thấy thoải mái và với những tính chất hóa học có thể điều chỉnh theo nhu cầu và mong muốn của các phân tử khác nhau.” Chính các nhà khoa học được vinh danh năm nay đã thực hiện được điều đó.
Công trình của các nhà khoa học trong năm 2025 thuộc về lĩnh vực hóa học lưới, một lĩnh vực mới nổi liên quan đến việc tạo ra các cấu trúc tinh thể bằng cách sử dụng các khối xây dựng phân tử. Dù làm việc riêng lẻ, nhưng họ đã xây dựng dựa trên những phát hiện của nhau. Susumu Kitagawa, Richard Robson và Omar Yaghi đã có hàng loạt bước đột phá để phát hiện và mô tả các khung kim loại hữu cơ trong khoảng thời gian từ 1989 đến 2003. Từ đó đến nay, các nhà khoa học đã phát triển hàng chục nghìn loại MOFs, có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, từ loại bỏ hóa chất trong nước đến thu giữ carbon dioxide từ không khí.
Linke đã so sánh MOFs với chiếc túi phép thuật của Hermione Granger trong loạt phim Harry Potter: “Nó có thể lưu trữ khối lượng lớn khí trong một thể tích nhỏ. Loại vật liệu này … có thể được tạo ra với vô vàn biến thể, tạo nên những khả năng vô tận vì lợi ích lớn nhất của nhân loại.”
Omar Yaghi, một trong những nhà hóa học được vinh danh năm nay, đã chia sẻ câu chuyện về hành trình của mình. Sinh ra tại Amman, Jordan vào năm 1965, Yaghi lớn lên trong một gia đình khiêm tốn, sống trong một phòng với hàng chục người và cả gia súc.
MOFs chủ yếu có hai thành phần chính: các ion kim loại và các phân tử hữu cơ dựa trên carbon liên kết với nhau. Khi kết hợp, các ion kim loại và phân tử hữu cơ tạo ra một cấu trúc tinh thể chứa các khoảng trống. Robson đã lần đầu tiên trình diễn điều này vào năm 1989 với một mô hình lấy cảm hứng từ cấu trúc của kim cương, kết hợp các ion đồng với một phân tử bốn tay. Khi được kết hợp, các ion đồng dương đã thu hút các đầu của mỗi cánh tay và tạo thành một tinh thể có trật tự rõ ràng, rộng rãi.
Trong hơn một thập kỷ sau đó, Kitagawa và Yaghi đã có nhiều bước tiến lớn trong việc xác định và phát triển MOFs, chứng minh rằng các cấu trúc này có thể cho khí đi qua, ổn định và có thể điều chỉnh. Yaghi đã đặt tên cho thuật ngữ “khung kim loại hữu cơ” trong một bài báo năm 1995.
Mặc dù hầu hết các MOFs chỉ được sử dụng ở quy mô nhỏ, nhưng việc sản xuất và thương mại hóa trong tương lai có thể biến các cấu trúc này thành những công cụ giúp giải quyết một số thách thức lớn nhất của nhân loại. Một số MOFs nhỏ bằng một viên đường có thể có diện tích bề mặt bên trong bằng kích thước của một sân bóng đá nhờ vào các khoảng trống của chúng.
Ngoài việc tùy chỉnh các MOFs để lưu trữ các chất cụ thể, các nhà khoa học còn có thể điều chỉnh chúng để xúc tác các phản ứng hóa học và dẫn điện. Phát hiện này đã mở ra một loạt ứng dụng, từ lưu trữ và tách khí cho đến chuyển phát thuốc, đồng thời mở ra các lĩnh vực khác như chất lỏng xốp, cho thấy triển vọng trong việc thu giữ carbon và xúc tác.
Yaghi đã tỏ ra vui mừng và cho biết rằng ước mơ của ông là công bố ít nhất một bài báo nhận được 100 trích dẫn. Nhưng bây giờ, nhóm của ông đã có hơn 250.000 trích dẫn. Kitagawa cũng bày tỏ niềm vinh dự khi nghiên cứu lâu dài của mình được công nhận. Trong khi đó, Robson, một giáo sư đã nghỉ hưu, cho biết ông cảm thấy rất bất ngờ khi nhận được tin vui này.
Ba nhà nghiên cứu sẽ chia sẻ giải thưởng trị giá 11 triệu kronor Thụy Điển (tương đương khoảng 1,2 triệu USD). Giải Nobel Hóa học năm nay đã khép lại một chuỗi các giải thưởng khác trong lĩnh vực Sinh lý học và Y học, cũng như Vật lý đã được công bố trước đó trong tuần. #Nobel2025
Nguồn: Smithsonianmag
