Viděli to, co tisíce vědců přehlédly

Komentář docenta Oleksiye Lyutakova z Ústavu inženýrství pevných látek k Nobelově ceně za chemii 2025.

V roce 2025 byla Nobelova cena za chemii udělena profesorům S. Kitagawovi, R. Robsonovi a O. M. Yaghimu. Jejich hlavním přínosem je vývoj materiálů souhrnně označovaných jako MOFs (metal organic frameworks) – vysoce porézních kovově-organických struktur.

MOFy jsou látky s obrovským měrným povrchem. Představte si fotbalové hřiště. Nebo dokonce několik fotbalových hřišť vedle sebe. Nyní si představte sečení trávy na tomto obrovském povrchu. Kolik by to zabralo času a sil? A nyní si představte, že by se celý tento obrovský povrch dal umístit/zabalit do špetky prášku, o velikost menší než jeden hrášek. A o hmotnosti jednoho gramu. Zní to fantasticky? Ale přesně v tom spočívá kouzlo MOFů – sloučenin s obrovským měrným povrchem, schovaným uvnitř trošky pevné látky.

Základní definice Nobelovy ceny praví: Nobelova cena se uděluje za vědecký přínos, který vedl k výjimečnému pokroku lidstva. Takto zní závěť Alfreda Nobela. Objev a vývoj MOFů tuto definici plně splňují. MOFy, jako látky s obrovskými povrchy, umožňují sorpci široké škály molekul, a to jak ze vzduchu, tak z kapalné fáze. Právě proto použití MOF pro skladování plynů, katalýzu nebo selektivní zachycení různých molekul (například při čištění vody) má obrovský potenciál, který je částečně realizován už teď a také se bude vyvíjet/zkoumat i během dalších desetiletí.

Za zmínku stojí i rozmanitost MOFů. Typický MOF se skládá z kovového iontu a organického ligandu. Existují desítky různých typů kovových iontů (železo, měď, zinek, zirkonium atd.). Počet možných organických ligandů, které lze inkorporovat do struktury MOFů, se však pohybuje v řádu tisíců, možná i desítek nebo stovek tisíců. Jednoduchý výpočet ukazuje, že celkový počet možných kombinací nových sloučenin typu MOF je obrovský. Aktuálně byl připraven a ověřen jen malý zlomek těchto sloučenin. Objev MOFů tak nejen umožnil vytvořit několik materiálů s velkým specifickým povrchem, ale také otevřel celou vědeckou oblast (s obrovskou možností praktického uplatnění a velkým aplikačním přínosem), která nepochybně významně přispěje k rozvoji lidstva, což je hlavním kritériem udělení Nobelovy ceny.

A nakonec. Syntéza a charakterizace MOFů jsou poměrně jednoduché (aspoň těch základních). Teoreticky by to chemici mohli udělat před 50, 100 nebo 200 lety, protože MOFy jsou velmi jednoduché, intuitivně pochopitelné struktury (samozřejmě v okamžiku, kdy o jejich existenci už víte). Zvládl by to tehdy i student bakalářského či magisterského studia. Nebo doktorand. Ale nestalo se. Bylo to zdánlivě na povrchu vědeckého poznání, ale nikdo si nevšiml. Pouze pánové Kitagawa, Robson a Yaghi dokázali uvidět to, co tisíce vědců přehlédly. V tom je jejich genialita. Klobouk dolů!

Vědecká skupina doc. Oleksiye Lyutakova