Teksti Kemia-lehti, kuvat Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach, ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
Kemian Nobel-palkinnot 2025 menivät MOF-materiaalien kehittäjille. Suomalaiset asiantuntijat kommentoivat valintaa odotetuksi ja oikeaksi. Vain mielikuvitus on rajana mihin MOF:ja voidaan käyttää.
Kemian Nobel -voittajat Susumu Kitagawa, Richard Robson ja Omar M. Yaghi ovat kaikki kehittäneet metalli-orgaanisia runkorakenteita eli MOF-materiaaleja (metal organic frameworks). MOFit ovat huokoisia, muunneltavia ja kiteisiä.
Nobelistit eivät muodosta tutkimusryhmää, vaan he ovat tutkineet aihetta tahoillaan.
Mikä on heidän tutkimustensa merkitys? Helsingin yliopiston epäorgaanisen kemian emeritusprofessori Markku Leskelä ja Aalto-yliopiston epäorgaanisen kemian professori Maarit Karppinen kertovat.
Oliko voittajien valinta yllättävä vai odotettu?
MAARIT KARPPINEN: ”MOF-kemia on ollut jo vuosia Kemian Nobel -arvailuissa viiden parhaan joukossa. Hieno juttu, että Nobel nyt osui MOF-materiaaleihin. Ne ovat lähellä omaakin tutkimustamme Aalto-yliopistossa.”
”Valinta kuitenkin vähän yllätti, sillä MOFilla ei vielä ole varsinaisia kaupallisia sovelluksia. Edellinen epäorgaanisten materiaalien Nobel-palkinto liittyi Li-ioniakkumateriaaleihin, joista tuli kaupallinen tuote jo vuonna 1991 ja Nobel vasta 2019.”
Menivätkö palkinnot oikeisiin osoitteisiin?
LESKELÄ: ”Osoite on mielestäni oikea. Tunnen Kitagawan ja Yaghin. Kyllä he ihan siellä alussa olivat mukana.”
KARPPINEN: ”Samaa mieltä, oikeaan osui. Minäkin olen tuntenut pitkään Kitagawan ja Yaghin MOF-pioneereina, mutta Richard Robsonia en tiennyt etukäteen. Hän on kyllä tehnyt ensimmäiset MOF-synteesit.”
Mikä nobelistien työssä on aivan erityislaatuista?
LESKELÄ: ”MOF-rakenteet ovat ainutlaatuisia valtavan ominaispinta-alansa takia: on valmistettu 7 000 neliömetriä grammassa. Teoriassa voisi olla vielä paljon isompi. Toisaalta rakenteet ovat järjestyneitä, ja niitä voidaan räätälöidä suurissa rajoissa eli huokosten kokoa voidaan säädellä. Voidaan säädellä myös niiden kemiallista luonnetta.”
”MOF-rakenteita voidaan käyttää katalyyttien kantajana, katalyyttisten reaktioiden ’tekopaikkana’. Niillä voidaan erottaa kaasuja toisista joko huokosten koon tai kemiallisen sisällön perusteella. MOF-rakenteita voidaan käyttää myös lääkeaineiden kuljetukseen elimissä.”
”Nobel-komitean esityksessä puhuttiin jo puhtaan veden tekemistä ilmasta: yöllä vesi tiivistyy huokosiin, päivällä se voidaan ottaa talteen. Tämä sopii autiomaihin, joissa yön ja päivän lämpötilaero on suuri. Eräs tutkimusalue on ollut kaasujen, erityisesti vedyn varastointi. Sovelluksien vaatimaa vetymäärää ei niihin kuitenkaan ole saatu.”
Mitä voitto merkitsee tieteelle ja alan kehitykselle?
KARPPINEN: ”Materiaalikemian alalle MOFit ovat ihanteellinen tutkimuskohde, koska ne omaavat lähes rajattomat räätälöintimahdollisuudet.”
LESKELÄ: ”Vain mielikuvitus on rajana mihin MOFeja voidaan käyttää. Koska metallia voi rakenteessa vaihtaa, materiaali voi olla magneettinen, optisesti kiinnostava ja niin edelleen.”
”MOFilla on paljon yhteistä supramolekyylien kanssa, joista Nobel jaettiin (Jean-Marie Lehn) 1980-luvulla.”
”MOFit ovat vieneet suurien rakenteiden ja suuren pinta-alan materiaalien kemiaa kovasti eteenpäin. Seuraavaksi tulivat COFit, joissa rakenteen keskuksena ja tukirakenteena ei ole metallikompleksia vaan orgaaniset molekyylit.”
Mitä MOFien voitto merkitsee ihmiskunnalle, mitä asioita se tulee edistämään?
KARPPINEN: ”Merkitystä ihmiskunnalle voi arvioida vasta sitten, kun näemme, mitkä MOF-materiaaleille ehdotetuista sovelluksista pystytään oikeasti toteuttamaan.”
Lue myös: Voittajien ensiesittely.
