في 8 أكتوبر 2025، مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء لكل من سوسومو كيتاغاوا (أستراليا)، وريتشارد روبسون (أستراليا)، وعمر م. ياغي (الولايات المتحدة الأمريكية) «لتطويرهم هياكل معدنية عضوية».
الهياكل المعدنية العضوية - هي مجموعات بناء تتصل فيها وحدات معدنية - أيونات الحديد والزنك والزركونيوم - عبر روابط عضوية. والنتيجة مادة «فائقة المسامية».
يمكن تشبيه ذلك بمرآب سيارات متعدد الطوابق، على المستوى النانوي. إطار المبنى مصنوع من المعدن. الروابط العضوية هي أرضية وجدران وسقف كل خلية. ما هي «المركبات» التي ستدخل مرآب السيارات هذا؟ قد تكون أدوية تحتاج إلى توصيل آمن إلى وجهتها. كما قد تكون جزيئات ثاني أكسيد الكربون أو مواد ضارة تحتاج، على العكس من ذلك، إلى إزالتها من البيئة
وبما أننا نتحدث عن المقاييس الجزيئية، فسيكون هناك عدد هائل من هذه الخلايا. على سبيل المثال، يمكن أن تصل المساحة السطحية الإجمالية لغرام واحد من الخلايا العضوية في إطار معدني عضوي بكثافة 6000 متر مربع لكل غرام إلى حجم ملعب كرة قدم!
علاوة على ذلك، فإن جدران الخلايا ليست بسيطة؛ فهي تتفاعل مع التغيرات البيئية - على سبيل المثال، تُستخدم تقنية الأطر العضوية المعدنية للكشف عن المتفجرات أو غيرها من المواد.
وبالطبع، يمكن للباحث العلمي إنشاء هيكل للأطر العضوية المعدنية بالشكل المطلوب. وسيساعد اختيار المعدن على تحقيق التعديل المطلوب في بنية المادة.
انتشر الآن التطلع إلى ابتكار مواد مستقبلية قائمة على الأطر العضوية المعدنية في جميع أنحاء العالم. جامعة جنوب الأورال الحكومية، حيث تُطوّر أقسام الكيمياء النظرية والتطبيقية وعلوم المواد والكيمياء الفيزيائية للمواد مثل هذه المواد، لا تتخلف عن الركب.
إيرينا يوشينا، زميلة باحثة في مختبر جامعة جنوب الاورال الحكومية للنمذجة متعددة المقاييس للمواد الوظيفية متعددة المكونات، وحاصلة على درجة الدكتوراه في الكيمياء، تُنشئ نماذج حاسوبية للأطر المعدنية العضوية، وتدرس ميكانيكاها، وانتقالاتها الطورية، وخصائصها الفيزيائية والكيميائية الأخرى.
ديمتري زيريبتسوف، زميل باحث أول في قسم علوم المواد والكيمياء الفيزيائية للمواد في معهد البوليتكنيك التابع لجامعة جنوب الاورال الحكومية ، وحاصل على درجة الدكتوراه في الكيمياء، اقترح وطبق المفهوم الأصلي لـ«إطار معدني عضوي مضاد»، وهو «إطار هيكل معدني عضوي مضاد»، في عام 2024، من خلال تبادل أدوار الأنيونات والكاتيونات.
«قال دميتري زيريبتسوف، متحدثًا عن هذه الإنجازات: بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على جزيئي رابط جديدين في جامعة جنوب الأورال الحكومية: حمض ثنائي أسيتيل الساليسيليك وحمض سداسي بروموتيرفينيل ثنائي الكربوكسيل. وبالتالي، تُسهم جامعة جنوب الأورال الحكومية في التطوير والبحث العالمي للأطر المعدنية العضوية».
يمكن استخدام الأطر المعدنية العضوية في أي صناعة تتطلب مساحة سطحية عالية وامتصاصًا انتقائيًا، مثل تخزين الهيدروجين، وأجهزة الاستشعار، وتنقية الهواء.
اقرأ عن إنجازات علمائنا في مدونة «العلوم في جامعة جنوب الأورال الحكومية».