Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat den Nobelpreis für Chemie 2025 an Dr. Susumu Kitagawa, Dr. Richard Robson und Dr. Omar Yaghi für ihre Arbeit bei der Entwicklung einer neuen Art molekularer Architektur namens … verliehen Metallorganische Gerüste (MOFs). Die drei Wissenschaftler sind den Universitäten Kyoto in Japan, Melbourne in Australien und Berkeley in den USA angegliedert.
Das Trio habe „molekulare Konstruktionen mit großen Räumen geschaffen, durch die Gase und andere Chemikalien strömen können“, heißt es in einer Erklärung der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften.Diese porösen Kristallekann verwendet werden, um Wasser aus der Wüstenluft zu gewinnen, Kohlendioxid einzufangen, giftige Gase zu speichern oder Spuren von Arzneimitteln in der Umwelt abzubauen.
„MOFs haben ein enormes Potenzial und eröffnen bisher ungeahnte Möglichkeiten für maßgeschneiderte Materialien mit neuen Funktionen“, sagte Heiner Linke, Vorsitzender des Nobelkomitees für Chemie.
Die Innovation hinter MOFs liegt in der Art und Weise, wie Metallionen als Eckpfeiler fungieren, die durch lange kohlenstoffbasierte Moleküle miteinander verbunden sind. Zusammen bilden diese Komponenten organisierte Kristalle mit großen Hohlräumen. Durch die sorgfältige Auswahl verschiedener Bausteine können Chemiker MOFs entwerfen, um bestimmte Substanzen einzufangen, chemische Reaktionen anzutreiben oder sogar Elektrizität zu leiten.
Laut Olof Ramstrom, einem Mitglied des Nobelkomitees für Chemie, lässt sich die neue Form der molekularen Architektur mit der Handtasche der fiktiven Harry-Potter-Figur Hermine Granger vergleichen: außen klein, innen aber sehr groß.
Die Chemiker arbeiteten getrennt, arbeiteten aber gegenseitig an ihren Durchbrüchen und entwickelten Wege zur Herstellung stabiler MOFs. Die Geschichte der MOFs begann 1989, als Dr. Robson eine neuartige Nutzung der inhärenten Eigenschaften von Atomen erforschte. Er kombinierte positiv geladene Kupferionen mit einem vierarmigen Molekül, wobei jeder Arm in einer chemischen Gruppe endete, die von Kupfer angezogen wurde. Das Ergebnis war ein wohlgeordneter, geräumiger Kristall, der einem Diamanten ähnelte und von unzähligen Hohlräumen durchzogen war. Dr. Robson erkannte schnell das Potenzial dieser Struktur, doch die ersten Entwürfe waren instabil und neigten zum Einsturz.
Zwischen 1992 und 2003 bauten Dr. Kitagawa und Dr. Yaghi auf Robsons Arbeit auf und gaben der molekularen Architektur eine dauerhafte Grundlage. Dr. Kitagawa demonstrierte, dass Gase in die Strukturen ein- und ausströmen können, und sagte ihre Flexibilität voraus. Dr. Yaghi schuf unterdessen hochstabile MOFs und zeigte, dass diese Gerüste rational modifiziert werden können, um neue, nützliche Eigenschaften zu erhalten. Seit ihrer Pionierarbeit haben Chemiker auf der ganzen Welt Zehntausende MOFs geschaffen und damit Anwendungen erschlossen, die einige der dringendsten Herausforderungen der Menschheit bewältigen könnten. Die Entdeckungen der Preisträger haben neue Grenzen in der Chemie eröffnet und MOFs zu vielseitigen Werkzeugen für Innovationen in allen Branchen und Forschungsbereichen gemacht.
Die Preisverleihung findet am 10. Dezember statt, dem Todestag von Alfred Nobel, dem Stifter der Preise. Nobel, ein schwedischer Erfinder und Industrieller, der vor allem für die Herstellung von Dynamit bekannt ist, legte die Preise in seinem Testament von 1895 fest und überließ einen Großteil seines Vermögens der Ehrung derjenigen, deren Arbeit „der Menschheit den größten Nutzen bringt“.