2025 Nobel Kimya Ödülü, metal-organik çerçevelerin geliştirilmesi nedeniyle verildi: içlerinde geniş boşluklar bulunan, gazları ve diğer kimyasalları yakalayıp depolayabilen moleküler yapılar.
Ödül, Kyoto Üniversitesi’nden Susumu Kitagawa, Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’nden Omar M. Yaghi ve Melbourne Üniversitesi’nden Avustralyalı profesör Richard Robson tarafından paylaşılıyor.
Robson, kısaca MOF’ler olarak bilinen metal-organik çerçeveleri ilk olarak 1989’da yakın çalışma arkadaşı Bernard Hoskins ile keşfetti.
Araştırmanın değerinin sorgulandığı bir dönemde Robson’un hikayesi, bilimsel araştırmanın yıllar süren sürekli çaba ve desteğin ardından nasıl gerçek dünyada etkiye yol açtığını güçlü bir şekilde hatırlatıyor.
Kişisel bir bağlantı
Diğer birçok Avustralyalı bilim insanı gibi ben de MOF’larda araştırma yapmaya profesör Richard Robson sayesinde ilham verdim. Yaklaşık 90 yaşında hâlâ laboratuvarda çalışıyor, öğrencilere mentorluk yapıyor, öğretiyor ve çoğumuzla işbirliği yapıyor. Bu ödül, Richard’ın koordinasyon ve inorganik kimya alanında araştırmacı ve eğitimci olarak onlarca yıldır gösterdiği özveriyi onurlandırmaktadır.
Onun pek çok işbirlikçisi arasında olma şansına sahip oldum ve kendisi silinmez bir iz bıraktı. Richard ve yakın meslektaşı Melbourne Üniversitesi profesörü Richard Abrahams ile elektronların MOF’ların içinde nasıl hareket ettiğini araştırdık.
Genç kimyagerler olarak Richard’ın keşfini ilk olarak lisans derslerinde öğrendik. Üniversitelerimizde öğretim ve araştırma arasındaki derin bağlantının ilham verici bir öyküsü.
Bu materyallere yol açan çalışma temel bilim olsa da Richard’ın başarısı, derin, merak odaklı araştırmanın gerçek dünya üzerinde kritik öneme sahip etkileri olduğunu gösteriyor.
Richard’ın kimya lisans öğrencilerine göstermek üzere kimyasal modelleri hazırlamasıyla başlayan bilimsel merak, dönüştürücü bir yeniliğe dönüştü. MOF’lar artık sera gazı yakalamadan ilaç dağıtımına ve tıbbi görüntülemeye kadar dünyanın en büyük zorluklarından bazılarının çözülmesine yardımcı oluyor.
Peki MOF’lar nedir?
Metal-organik çerçeveler, organik köprülerle birbirine bağlanan metal iyonlarından oluşan inanılmaz derecede gözenekli kristal malzemelerdir.
Deliklerin atom ölçeğinde olduğu bir sünger düşünün. Bu malzemelerden bir çay kaşığı bir futbol sahasının yüzey alanına sahip olabilir.
Bu küçük gözeneklerin şekilleri, boyutları ve işlevleri, tıpkı bir mimarın, odaların her birinin farklı işlevlere sahip olduğu ve farklı görevleri yerine getirebildiği bir bina tasarlaması gibi değiştirilebilir.
Artık onbinlerce MOF var. Bazıları çöl havasından su yakalamak için kullanılır. Diğerleri ise karbondioksit gibi sera gazlarını atmosferden uzaklaştırmak için tasarlandı. Bazıları ise potansiyel olarak zararlı kimyasalları yakalayıp ortadan kaldırarak Dünya’nın su yollarını temizleyebilir.
Gerçek dünya uygulamalarına giden uzun yol
Artık büyük küresel sorunların çözümüne yardımcı olmak için MOF’ları ölçeklendiren şirketler olsa da, Richard bu çalışmaya onlarca yıl önce başladı.
2018 yılında, Yeni Zelanda’nın Auckland kentinde düzenlenen 6. küresel MOF konferansındaki genel kurul toplantısında, fikir aklına geldiğinde bir ders için moleküler modelleri nasıl hazırladığını anlattı.
Richard, bakır gibi metal iyonlarının, koordinasyon kimyası kullanılarak karbon ve nitrojen gibi diğer atomlara sistematik ve kontrollü bir şekilde bağlanabileceğini düşündü. Temelde bir parçanın diğerine yalnızca belirli bir şekilde tıklayabildiği moleküler Lego’ya benziyor.
Meslektaşı Bernard Hoskins ile birlikte geometrik yapının düzenli olduğunu ve sayısız boşluk içerdiğini fark ettiler. Sonraki on yılda, Nobel ödülü alan diğer kişiler Kitagawa ve Yaghi, bu malzemelerin nasıl kararlı hale getirilebileceğini ve kontrollü bir şekilde tasarlanabileceğini gösteren sonraki keşiflerde bulundular.
Şu anda bilinen onbinlerce MOF’dan bir kısmı ticari uygulamaya geçmeyi başarıyor. Örneğin Richard’ın Brendan Abrahams’la yaptığı çalışma, bu malzemelerin ameliyathanelerdeki anestezik sera gazlarının fazlasını ortadan kaldırabildiğini gösterdi. Bu sera gazları karbondioksitten onbinlerce kat daha güçlüdür.
MOF’lar ayrıca, özellikle su kıtlığının olduğu kuru ve kurak ortamlarda önemli olan, havadan su çekmek için de kullanılıyor.
Avustralya’nın araştırmanın katkısını, yüksek öğrenimin ve üniversitelerin değerini ve üretkenliğin nasıl artırılacağını tartıştığı bir dönemde, Richard’ın mirası eğitim ve araştırmanın derin değerini ve bunların birbirleriyle derinden bağlantılı olma şeklini vurguluyor.
Ancak gerçekten gelişmek için, siyasi döngülerin kısa vadeli ufkunun çok ötesinde, uzun yıllar boyunca sürdürülen desteğe ihtiyaçları var.
Çoğu zaman merakla yönlendirilen ve hemen uygulanmayan temel bilim, bugün karşılaştığımız ve henüz gelmemiş olan acil zorlukların çözümüne yardımcı olabilecek çığır açıcı buluşların zeminini hazırlıyor.
Richard Robson artık çalışmaları Nobel ödülüne layık görülen diğer 11 Avustralyalı bilim insanının arasına katılıyor. Richard’ın dünya sahnesindeki başarısından tüm Avustralyalılar gurur duyabilir.
