ترکیبات شیمیایی نوین، سازندگان عصر جدید

به گزارش گروه رسانه‌ای شرق،

آکادمی سلطنتی علوم سوئد روز گذشته (چهارشنبه 16 مهر) برندگان جایزه نوبل شیمی 2025 را اعلام کرد. طبق اعلام این آکادمی، جایزه نوبل شیمی امسال به «سوسومو کیتاگاوا» از دانشگاه کیوتوی ژاپن، «ریچارد رابسون» از دانشگاه ملبورن استرالیا و «عمر یاغی» از دانشگاه کالیفرنیا در آمریکا اهدا شد. در اعلامیه آکادمی نوبل آمده است که این افراد به دلیل پژوهش‌های پیشگامانه‌شان در زمینه «توسعه ساختارهای آلی-فلزی» برنده این جایزه شدند. برندگان امسال نوبل شیمی مولکول‌هایی طراحی کردند و ساختند که فضاهای خالی برای قرارگیری مواد دیگر داشت. آنها ساختارهای مولکولی با فضاهای بزرگ ایجاد کرده‌اند که گازها و مواد شیمیایی دیگر می‌توانند در آنها جریان یابند. از این ساختارها (که ساختارها یا چارچوب‌های آلی-فلزی نام دارند)، می‌توان برای برداشت یا استحصال آب از هوای بیابان، جذب کربن دی‌اکسید، ذخیره گازهای سمی یا کاتالیز واکنش‌های شیمیایی  استفاده کرد.

پژوهش‌هایی که به نوبل ختم شد

در ساختارهایی که آنها ابداع کردند، یون‌های فلزی به عنوان سنگ بنایی عمل می‌کنند که توسط مولکول‌های بزرگ آلی (مولکول‌های دارای کربن) به هم متصل شده‌اند. یون‌ها و مولکول‌های فلزی با هم سازماندهی می‌شوند تا کریستال‌هایی را تشکیل دهند که حاوی حفره‌های بزرگی هستند. این مواد متخلخل (دارای حفره)، ساختار‌های آلی فلزی-آلی نامیده می‌شوند. با تغییر واحد‌های سازنده مورد استفاده در ترکیب‌های آلی-فلزی، شیمیدانان می‌توانند مولکول‌هایی را برای جذب و ذخیره مواد خاص طراحی کنند. ترکیب‌های آلی-فلزی همچنین می‌توانند واکنش‌های شیمیایی خاصی را انجام دهند یا الکتریسیته را هدایت کنند.

پژوهش سه دانشمند برنده نوبل شیمی از سال ۱۹۸۹ آغاز شد؛ زمانی که رابسون اتم‌های مس با بار مثبت را با مولکولی چهارشاخه ترکیب کرد تا بلوری بزرگ شبیه الماس مملو از محفظه‌های کوچک تشکیل دهد. یاغی و کیتاگاوا بین سال‌های ۱۹۹۲ تا ۲۰۰۳ مسیر رابسون را ادامه و نشان دادند که گازها می‌توانند به این چارچوب‌های فلزی-آلی وارد و از آنها خارج شوند. آنها همچنین پایداری، انعطاف‌پذیری و اصلاح‌پذیری این ساختارها را برای برخورداری از خواص منحصربه‌فرد، افزایش دادند. از زمان این کشف‌ها، پژوهشگران دیگر بی‌شمار چارچوب فلزی-آلی ساخته‌اند و از آنها برای جذب گازهای سمی در تولید نیمه‌رساناها، استخراج آب از هوای بیابانی، تسریع واکنش‌های شیمیایی و تجزیه مواد شیمیایی و آلاینده‌های مضر، ازجمله پلاستیک‌های موسوم به «مواد شیمیایی ماندگار»، پسماند دارویی و سلاح‌های شیمیایی، استفاده کرده‌اند. اما بزرگ‌ترین کاربرد چارچوب‌های فلزی-آلی احتمالاً در آینده تحقق می‌یابد: آنها هم‌اکنون در پروژه‌هایی برای جذب دی‌اکسید کربن منتشرشده از کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها  آزمایش می‌شوند.

آشنایی با برندگان نوبل شیمی 2025

 سوسومو کیتاگاوا: متولد 1937 در کیوتو ژاپن، دریافت دانشنامه دکتری در سال 1979 از دانشگاه کیوتوی ژاپن، استاد دانشگاه کیوتوی ژاپن  ریچار رابسون: متولد 1937 گلاسبرن انگلستان، دریافت دانشنامه دکتری از دانشگاه آکسفورد انگلستان در سال 1990، استاد دانشگاه ملبورن استرالیا.

 عمر یاغی: متولد 1965 در امان اردن، دریافت دانشنامه دکتری از دانشگاه ایلی‌نویز آمریکا در سال 1990، استاد دانشگاه کالیفرنیای برکلی آمریکا مبلغ جایزه 11 میلیون دلار است که به نسبت مساوی بین این سه نفر تقسیم می‌شود. سال گذشته، جایزه نوبل شیمی به صورت مشترک به «دیوید بیکر»، «دمیس هسابیس» و «جان جامپر» برای طراحی پروتئین محاسباتی اعطا شد.

آشنایی با آکادمی سلطنتی علوم سوئد

آکادمی سلطنتی علوم سوئد، که در سال ۱۷۳۹ تأسیس شد، سازمانی مستقل است که هدف کلی آن ارتقای علوم و افزایش گسترش آنها در جامعه است. این آکادمی مسئولیت ویژه‌ای در قبال علوم طبیعی و ریاضیات بر عهده دارد، اما در عین حال تلاش می‌کند تبادل ایده‌ها بین رشته‌های مختلف را افزایش دهد.

چند گام بزرگ شیمی در علم

1- با افزایش جمعیت بشر، نیاز به مواد غذایی هم بیشتر شد. برای تولید مواد غذایی بیشتر به کود نیاز داریم اما کود طبیعی، به مقدار کافی در طبیعت وجود ندارد. فریتس هابر و کارل بوش روشی برای سنتز آمونیاک (NH3) ابداع کردند که جایزه نوبل را هم برایشان به ارمغان آورد. این فرایند صنعتی، تولید کودهای مصنوعی در مقیاس زیاد را که برای پاسخ‌گویی به تقاضای غذایی جمعیت رو به رشد جهان در اوایل قرن بیستم حیاتی بود، ممکن ساخت. (البته از آمونیاک بمب هم ساختند)

2- دانشمندی به نام کارر ساختار شیمیایی ویتامین‌های A و B2 را کشف کرد. او اولین کسی بود که ساختار ویتامین A را نقشه‌برداری کرد و نشان داد که چگونه بدن از بتاکاروتن (رنگدانه موجود در هویج و سبزیجات) برای تولید ویتامین A استفاده می‌کند. از آنجا که ویتامین A برای رشد و بینایی ضروری است، تعیین ساختار آن و ویتامین B2، امکان تولید مصنوعی و انبوه این ترکیبات حیاتی را فراهم کرد.

3- انقلاب در مواد مصنوعی و پلاستیک‌ها، یکی دیگر از بزرگ‌ترین انقلاب‌های علم شیمی بود. این انقلاب با کار هرمان اشتودینگر که نظریه‌های پیشگامانه‌ای در مورد ساختارهای پلیمری (ماکرومولکول‌ها) ارائه داد، آغاز شد و زیربنای رشد سریع صنعت پلاستیک را فراهم کرد.

آخرین مطالب منتشر شده در روزنامه شرق را از طریق این لینک پیگیری کنید.