Нобель–2025: як хімія майбутнього вже змінює сьогодення

Що спільного між наукою і конструктором LEGO? Як матеріали з «дірками» здатні очищати повітря, зберігати водень і навіть лікувати? І чому наукове відкриття, зроблене ще наприкінці 90-х, сьогодні опинилося в центрі уваги всього наукового світу?

Цим інтерв’ю ми відкриваємо серію розмов із науковцями Каразінського університету про цьогорічних лауреатів Нобелівської премії. Розпочинаємо з премії з хімії.

Про металоорганічні каркаси, вплив науки на екологію та потенціал українських дослідників говоримо з проректором з науково-педагогічної роботи Антоном Пантелеймоновим.

Антоне Віталійовичу, хто і за що отримав Нобелівську премію з хімії у 2025 році?

Цьогоріч Нобелівську премію з хімії отримали троє науковців: японець Сусуму Кітагава, австралієць Річард Робсон та американо-йорданський дослідник Омар Ягхі. Вони були відзначені за фундаментальний внесок у створення та розвиток металоорганічних каркасів або MOFs (metal-organic frameworks). Ці матеріали — справжній прорив у хімії твердого тіла, завдяки своїй винятковій поруватості, впорядкованості й функціональній гнучкості.

Можете пояснити більш детально? Що таке MOFs?

Премія присуджена за створення концепції та практичне втілення нового класу матеріалів — металоорганічних каркасів. MOFs — це кристалічні структури, побудовані з металевих кластерів і органічних лігандів, які формують надзвичайно порувату, але стабільну решітку. Вони можуть мати внутрішню поверхню площею до тисячі квадратних метрів на грам! Це дозволяє використовувати їх у зберіганні газів, каталітичних процесах, очищенні води, навіть у створенні сенсорів чи доставці ліків. Такий контрольований дизайн матеріалів раніше був недосяжним. Саме тому це справжній прорив.

Наскільки швидко після перших публікацій у цій галузі було досягнуто результатів, які сьогодні визнано Нобелем?

Це цікаве й важливе питання. Перші значущі публікації з’явилися наприкінці 90-х — на початку 2000-х років. Тобто йдеться про приблизно 25 років активної роботи. Такий часовий проміжок є типовим для фундаментальних відкриттів: спочатку йде створення базової теорії, далі — синтез стабільних структур, потім — апробація в реальних системах. Омар Ягхі, наприклад, вперше синтезував MOF-5 ще в 1999 році, але практичне застосування з’явилося значно пізніше. Нобелівський комітет традиційно оцінює не лише наукову новизну, а й довготривалий вплив на галузь.

Чи змінює ця премія пріоритети в наукових дослідженнях у світі? Очікуєте зростання фінансування таких тем?

Однозначно так. Після оголошення кожної Нобелівської премії можна спостерігати своєрідний «ефект Нобеля»: зростає інтерес, виділяються додаткові кошти, формуються нові дослідницькі програми. У випадку з MOFs ми вже бачимо посилене фінансування в ЄС, США, Китаї. Очевидно, що теми, пов’язані з «зеленими» технологіями, декарбонізацією, енергозберіганням (де MOFs можуть бути ключовими) отримуватимуть пріоритети.

Як Каразінський університет може використати цю подію для розвитку своїх наукових шкіл?

По-перше, ми маємо посилити фокус у навчальних і наукових програмах на сучасні функціональні матеріали. Це передбачає оновлення магістерських курсів, включення тематики MOFs у дослідження аспірантів, розвиток лабораторної бази. По-друге, потрібно ініціювати участь у міжнародних проєктах, Horizon Europe наприклад, які вже підтримують теми "advanced materials". Адже це шанс зміцнити репутацію університету, долучаючись до сучасного порядку денного науки.

Які ресурси та інфраструктура потрібні для конкурентних досліджень у галузі MOFs? Чи має їх Каразінський університет?

Вивчення MOFs вимагає точного синтезу, аналітичного контролю на рівні наноструктур, а також доступу до методів структурного аналізу: рентгеноструктурного аналізу, спектроскопії, електронної мікроскопії. Частину такого обладнання ми маємо, проте багато в чому покладаємось на співпрацю з установами, де є відповідне обладнання. Щоб стати повноцінними гравцями, потрібні серйозні інвестиції як у прилади, так і у підготовку фахівців.

І наостанок. На вашу думку, чи можливо, що в Каразінського університету з’являться нові лауреати Нобелівської премії?

Я переконаний, що це можливо. Адже Нобелівська премія передбачає багаторічну системну роботу, сильні наукові школи, міжнародну співпрацю та підтримку на всіх рівнях. І у Каразінському університеті є потужні дослідницькі напрями та сильні науковці, які цілком можуть вийти на цей рівень.