Присуждение Нобелевской премии по химии за 2025 год Сусуму Китагаве, Ричарду Робсону и Омару М. Яги за развитие металл-органических каркасных структур (MOF) — это яркий пример того, как фундаментальная наука взрывает мир прорывными технологиями. Награда вручена не просто за новое соединение, а за создание принципиально нового класса материалов, которые можно проектировать и «конструировать» с заданными свойствами, словно архитектор — здание.

Суть открытия лауреатов заключается в создании микроскопических «молекулярных губок» или «кристаллических гостиниц» для молекул. Эти структуры представляют собой решетки, где роль несущих колонн играют ионы металлов, а роль перемычек — органические молекулы-линкеры. Собираясь вместе, они образуют жесткие, но при этом невероятно пористые структуры с астрономически большой внутренней поверхностью. Как образно отметил председатель Нобелевского комитета Хайнер Линке, эти каркасы открывают «ранее невиданные возможности».

История этого открытия — это путь от теоретической идеи до ее практической реализации, растянувшийся на десятилетия. Пионером выступил австралиец Ричард Робсон, который еще в 1989 году сконструировал первую модель MOF, используя ионы меди и органические молекулы. Его работа доказала саму возможность такого архитектурного подхода в химии, однако созданные им конструкции были хрупкими и нестабильными, напоминая дом без фундамента.

Прорыв совершили Сусуму Китагава и Омар Яги, чьи исследования, по сути, дополнили друг друга. Китагава из Киотского университета открыл, что металл-органические каркасы могут быть не статичными, а гибкими — они могут «дышать», изменяя свою структуру в зависимости от того, какие молекулы в них проникают. Это свойство оказалось ключевым для создания высокочувствительных сенсоров и систем контролируемой доставки веществ. Параллельно Омар Яги из Калифорнийского университета в Беркли нашел инженерное решение, как создать не просто каркас, а сверхустойчивую конструкцию. Его MOF-5, синтезированный в 1999 году, стал эталоном — прочным, стабильным и обладающим рекордной площадью поверхности.

Значение этой работы колоссально. MOF-технологии — это не просто очередное научное достижение, а потенциальный инструмент для решения глобальных проблем человечества. Их потенциал уже сегодня трансформируется в конкретные приложения:

• Война с изменением климата: MOF могут с беспрецедентной эффективностью улавливать углекислый газ прямо из дымовых труб электростанций или даже непосредственно из атмосферы, выступая в роли технологического «декарбонизатора»;

• Преодоление водного кризиса: Установки, содержащие специальные MOF, способны буквально «высасывать» влагу из воздуха даже в самых засушливых пустынях, обеспечивая людей питьевой водой. Это уже не фантастика, а работающие прототипы;

• Энергетика и медицина: MOF позволяют безопасно хранить водород для топливных элементов или природный газ для транспорта. В фармакологии их можно использовать для целевой доставки лекарств в организме.

Лауреаты 2025 года подарили человечеству не просто новый материал, а целый конструктор, из которого можно собирать решения для самых острых вызовов современности. Их работа — это мост от молекулярной архитектуры к устойчивому будущему.

А что с патентами?

Абсолютным рекордсменом по числу патентов среди ученых-нобелиатов этого года не только по химии, но и по другим дисциплинам можно с уверенностью назвать японца Сусуму Китагаву. Он указан в качестве автора или соавтора в 467 (!) документах. Оформлены охранные документы на его родной Киотский университет, а также в некоторых случаях на японские корпорации. Например, на Nippon Steel Corporation или Sumitomo Chemical. Очевидно, что те давно осознали монетизационный потенциал открытий соотечественника и решили как следует защитить все его разработки. Сейчас эти патенты стоят миллионы долларов. 

У американца с ближневосточными корнями Омара Яги патентов поменьше, 83 штуки. Но это тоже впечатляет. При этом все ранние патенты оформлены на корпорацию BASF и Мичиганский университет, а все нынешние — на Калифорнийский. Все работодатели Омара Яги также стремились максимально защитить разработки своего сотрудника. 

На их фоне британец Ричард Робсон выглядит довольно скромно. У него всего несколько патентов. Все они оформлены (если, конечно, это он, а не полные тезки) на университеты и корпорацию Diagnosys. 

Вот примеры патентов нобелиатов этого года.   

Пористый полимерный металлокомплекс, газовый адсорбент, устройство для разделения газов и устройство для хранения газа

Это европейский патент Сусумы Китагавы десятилетней давности. Настоящее изобретение относится к пористому полимерному металлокомплексу, газовому адсорбенту, а также к устройству для разделения газов и устройству для хранения газа.

Из реферата: «Газовый адсорбент обладает свойством, позволяющим хранить большое количество газа при низком давлении по сравнению с хранением под давлением или сжижением. В связи с этим в последние годы активно ведутся разработки устройств для хранения газов или их разделения с использованием таких адсорбентов. В качестве газовых адсорбентов известны активированный уголь и цеолит. В последнее время также был предложен способ поглощения газа с помощью пористого полимерного металлокомплекса». Собственно, это примерно то, за что Китагава получил свою Нобелевку. 

Способы улавливания и хранения анестетиков с использованием металло-органических каркасов

А это патент 2019 года британца Робсона, оформленный на Мельбурнский университет. В реферате указано: «Настоящее изобретение относится к способам улавливания и хранения анестезирующих соединений с использованием металло-органических каркасов. Настоящее изобретение также относится к способам доставки анестезирующих соединений с использованием металло-органических каркасов».

Как видите, здесь даже формулировка частично совпадает с аналогичной Нобелевского комитета. 

Металло-органический каркас на основе терефталата циркония с открытыми металлическими центрами

А это патент Омара Яги. Без металло-органического каркаса и здесь не обошлось. В реферате сказано: «В настоящем изобретении представлены металло-органические каркасы на основе терефталата циркония, содержащие открытые металлические центры, и способы их применения».