Nobelpreis für Chemie für die Entwicklung von metallorganischen Gerüsten
"Metallorganische Gerüste haben ein enormes Potenzial und bieten bisher ungeahnte Möglichkeiten für maßgeschneiderte Materialien mit neuen Funktionen"
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Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat beschlossen, den Nobelpreis für Chemie 2025 an Susumu Kitagawa (Universität Kyoto, Japan), Richard Robson (Universität Melbourne, Australien) und Omar M. Yaghi (Universität von Kalifornien, Berkeley, USA) "für die Entwicklung von metallorganischen Gerüsten" zu verleihen .
Ihre molekulare Architektur enthält Räume für die Chemie
Die Chemie-Nobelpreisträger 2025 haben molekulare Konstruktionen mit großen Räumen geschaffen, durch die Gase und andere Chemikalien strömen können. Diese Konstruktionen, metallorganische Gerüste, können verwendet werden, um Wasser aus der Wüstenluft zu gewinnen, Kohlendioxid abzufangen, giftige Gase zu speichern oder chemische Reaktionen zu katalysieren.
Susumu Kitagawa, Richard Robson und Omar Yaghi werden mit dem Nobelpreis für Chemie 2025 ausgezeichnet. Sie haben eine neue Form der molekularen Architektur entwickelt. In ihren Konstruktionen fungieren Metallionen als Eckpfeiler, die durch lange organische (kohlenstoffbasierte) Moleküle verbunden sind. Zusammen bilden die Metallionen und Moleküle Kristalle, die große Hohlräume enthalten. Diese porösen Materialien werden als metallorganische Gerüste (MOF) bezeichnet. Durch Variation der in den MOFs verwendeten Bausteine können Chemiker sie so gestalten, dass sie bestimmte Stoffe einfangen und speichern. MOFs können auch chemische Reaktionen auslösen oder Strom leiten.
"Metallorganische Gerüste haben ein enormes Potenzial und bieten bisher ungeahnte Möglichkeiten für maßgeschneiderte Materialien mit neuen Funktionen", sagt Heiner Linke, Vorsitzender des Nobelkomitees für Chemie.
Alles begann 1989, als Richard Robson testete, wie man die inhärenten Eigenschaften von Atomen auf neue Weise nutzen kann. Er kombinierte positiv geladene Kupferionen mit einem vierarmigen Molekül, das am Ende jedes Arms eine chemische Gruppe hatte, die von Kupferionen angezogen wurde.
Bei ihrer Kombination verbanden sie sich zu einem gut geordneten, geräumigen Kristall. Es war wie ein Diamant mit unzähligen Hohlräumen.
Robson erkannte sofort das Potenzial seiner molekularen Konstruktion, aber sie war instabil und brach leicht zusammen. Susumu Kitagawa und Omar Yaghi verschafften dieser Bauweise jedoch ein solides Fundament; zwischen 1992 und 2003 machten sie unabhängig voneinander eine Reihe von revolutionären Entdeckungen. Kitagawa zeigte, dass Gase in die Konstruktionen hinein- und herausströmen können, und sagte voraus, dass MOFs flexibel gemacht werden können. Yaghi schuf ein sehr stabiles MOF und zeigte, dass es durch rationales Design modifiziert werden kann, wodurch es neue und wünschenswerte Eigenschaften erhält.
Nach den bahnbrechenden Entdeckungen der Preisträger haben Chemiker Zehntausende von verschiedenen MOFs gebaut. Einige davon könnten dazu beitragen, einige der größten Herausforderungen der Menschheit zu lösen. Zu den Anwendungen gehören die Abtrennung von PFAS aus dem Wasser, der Abbau von Arzneimittelspuren in der Umwelt, das Auffangen von Kohlendioxid oder die Gewinnung von Wasser aus der Wüstenluft.
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