8 октября 2025 года Нобелевскую премию по химии получили Сусуму Китагава (Австралия), Ричард Робсон (Австралия) и Омар М. Яги (США) – «за разработку металлоорганических каркасных структур».
Металл-органические каркасы (МОК) – это конструктор, в котором металлические узлы – ионы железа, цинка, циркония – соединяются с помощью органических линкеров. Получается «сверхпористый» материал.
Можно провести аналогию с многоэтажной автостоянкой – на наноуровне. Каркас здания металлический. Органические линкеры – пол, стены, потолок каждой ячейки. Какие «автомобили» заедут на эту стоянку? Это могут быть лекарства, которые нужно в неизменной сохранности доставить в нужное место. Это могут быть молекулы углекислого газа или вредных веществ, которые напротив, нужно удалить из какой-то среды.
И притом, что речь идёт о молекулярных масштабах, таких ячеек получится очень много. Например, общая площадь поверхности органических ячеек одного грамма МОК’а плотностью 6000 кв.м./г. может достигать величины футбольного поля!
При этом стены в ячейках не простые, они сами могут реагировать на изменение среды – так, например, применяют технологию на основе МОК для обнаружения взрывчатки или каких-либо других веществ.
И конечно учёный-разработчик может создавать конструкцию МОК той формы, которая ему необходима. А выбор металла поможет добиться нужной модификации структуры вещества.
Стремление создавать материалы будущего на основе металл-органических каркасов охватило сегодня всю планету. Не отстаёт в этом отношении и Южно-Уральский государственный университет, где разработкой таких материалов занимаются кафедры «Теоретическая и прикладная химия» и «Материаловедение и физико-химия материалов».
Научный сотрудник лаборатории «Многомасштабное моделирование многокомпонентных функциональных материалов» ЮУрГУ, кандидат химических наук Ирина Юшина создаёт компьютерные модели металл-органических каркасов, исследует их механику, фазовые переходы, иные физико-химические свойства.
Старший научный сотрудник кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов» Политехнического института ЮУрГУ, доктор химических наук Дмитрий Жеребцов в 2024 году предложил и реализовал оригинальную концепцию «анти-МОК», «анти-металл-органического каркаса», поменяв роли анионов и катионов.
«Кроме этого в ЮУрГУ получены две новых линкерных молекулы – диацетилендисалициловая кислота и гексабромтерфенилдикарбоновая кислота, – рассказал о достижениях Дмитрий Жеребцов. – Так ЮУрГУ вносит свою лепту в общемировое дело создания и исследования металл-органических каркасов».
Сферой применения металл-органических каркасов могут служить любые отрасли, где важны высокая площадь поверхности и селективная адсорбция – хранение водорода, сенсоры, очистка воздуха.
Читайте о достижениях наших учёных в блоге «Наука в ЮУрГУ».