جائزة نوبل في الكيمياء يحصدها مبتكرو مواد مسامية فائقة الامتصاص

فاز ثلاثة علماء بجائزة نوبل في الكيمياء لهذا العالم، تقديرًا لابتكارهم فئة من المواد شديدة المسامية، تُعرف باسم الهياكل الفلزية العضوية.

سيتقاسم سومو كيتاجوا، من جامعة كيوتو في اليابان، ويتشارد روبسون من جامعة ملبورن في أستراليا، وعُمر مؤنس ياغي من جامعة كاليفورنيا في بيركلي الجائزة البالغة قيمتها 11 مليون كرونة سويدية (1.2 مليون دولار أمريكي) عن ابتكارهم لشكل جديد من الهياكل الجزيئية. فهذه الهياكل التي ابتكروها، تتمتع بالقدرة على اختزان الغازات والعمل كمُحفز للتفاعلات الكيميائية وكمادة موصلة للعقاقير، إضافة إلى تطبيقات أخرى، وذلك بفضل مساحة سطحها الداخلية الشاسعة.

وحول هذا الابتكار، قال هاينر لينكه، عضو لجنة نوبل للكيمياء واختصاصي الفيزياء النانوية من جامعة لوند السويدية، خلال المؤتمر الصحفي للإعلان عن الجائزة: "توصل الفائزون بالجائزة لهذا العام إلى طرق لإنتاج مواد مبتكرة تمامًا، تتخللها تجاويف كبيرة أشبه بالغرف الفندقية التي تسمح لضيوفها من الجزيئات بالدخول والخروج مجددًا." وأضاف، "يمكن تشبيه كمية ضئيلة من هذه المواد كحقيبة يد شخصية هيرميوني من سلسلة قصص هاري بوتر؛ فهي قادرة على اختزان كميات هائلة من الغازات في حجم صغير".

كان ريتشار روبنسون أول من طرح فكرة عمل الهياكل الفلزية العضوية في ثمانينيات القرن الماضي. واستلهم هو وزميله في أبحاثه آنذاك، بيرنارد هوسكينز، الفكرة من بنية بلورات الماس، حيث ترتبط كل ذرة كربون بأربع ذرات أخرى. ومن هنا، صمما مادة مؤلفة من وحدات هرمية الشكل، تترابط فيها الذرات الفلزية بجزيئات عضوية 1^، 2.

وفي أوائل التسعينيات، ابتكر كيتاجاوا منظومات هياكل فلزية عضوية، يُمكن ملؤها بالماء، وتتسم بدرجة من الاستقرار تحول دون اضطرابها حال تعرضها للجفاف لاحقًا. كما أدرك أن هذه الهياكل يُمكن تغيير أشكالها اعتمادًا على ما إذا كانت ممتلئة أم لا.

وفي الآونة نفسها تقريبًا، ابتكر ياغي روابط مؤلفة من مجموعات الكربوكسالات، ما ساعد على إكساب هذه الهياكل الفلزية العضوية مزيدًا من الاستقرار، حتى في درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية. كما نجح في ابتكار هياكل فلزية عضوية ذات روابط كيميائية أطول كثيرًا، تتمتع بمساحة سطح داخلية تعادل حجم ملعب كرة قدم، داخل بضع جرامات قليلة من مساحيق المواد الصلبة.

ومنذ ذلك الحين، ابتكر علماء الكيمياء أكثر من مائة ألف نوع مختلف من الهياكل الفلزية العضوية، ووضعوا تصورات لكثير من التطبيقات التجارية لها. على سبيل المثال، كما يقول لينكه، "بالإمكان ابتكار مواد قادرة على فصل ثاني أكسيد الكربون من الهواء أو من أنابيب العادم في الصناعات.  أو يُمكن تسخير هذه الهياكل لفصل الجزيئات السامة من مياه الصرف".

في المؤتمر الصحفي للإعلان عن الجائزة، الذي انعقد في ستوكهولم، أخبر كيتاجاوا الصحفيين بأنه خاض الأبحاث في هذا المجال لما لها من تاثيرات واعدة على المجتمع، ولأنه وجد في ذلك متعة كبيرة. وأضاف: "أشعر ببالغ الامتنان والفخر لتكريم هذه الأبحاث التي استغرقت مني عهدًا طويلًا"، وأعرب عن دهشته من حصوله على الجائزة.

^{*هذه ترجمة المقال الإنجليزي المنشور بمجلة Nature  بتاريخ 7 أكتوبر 2025}

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.