Susumu Kitagawa sinh năm 1951 tại Kyoto, Nhật Bản, nhận bằng Tiến sĩ Hóa học tại Đại học Kyoto năm 1979 và hiện là Giáo sư tại cùng trường. Richard Robson sinh năm 1937 tại Glusburn, Vương quốc Anh, nhận bằng Tiến sĩ tại Đại học Oxford năm 1962 và hiện là Giáo sư tại Đại học Melbourne, Australia. Omar M. Yaghi sinh năm 1965 tại Amman, Jordan, nhận bằng Tiến sĩ tại Đại học Illinois Urbana-Champaign, Mỹ năm 1990 và hiện là Giáo sư tại Đại học California, Berkeley.
Ba nhà khoa học Susumu Kitagawa, Richard Robson và Omar M. Yaghi giành giải Nobel Hóa học 2025. (Nguồn: Nobel Prize)
MOF là các tinh thể có cấu trúc giống như một tòa nhà khổng lồ ở cấp độ phân tử, nơi các ion kim loại đóng vai trò như những cột trụ, còn các phân tử hữu cơ dài hoạt động như các thanh nối. Khi kết hợp lại, chúng tạo thành một mạng lưới ba chiều với vô số khoang rỗng, cho phép khí và các phân tử khác lưu thông qua.
Nhờ khả năng thay đổi thành phần kim loại hoặc phân tử hữu cơ, các nhà khoa học có thể "lập trình" MOF để thực hiện những nhiệm vụ cụ thể như thu giữ carbon dioxide, lưu trữ khí độc, tách tạp chất trong nước, hay xúc tác các phản ứng hóa học.
Chủ tịch Ủy ban Nobel Hóa học, Giáo sư Heiner Linke, nhận định rằng khung kim loại – hữu cơ mang lại tiềm năng to lớn chưa từng có trong việc tạo ra các vật liệu tùy chỉnh với chức năng hoàn toàn mới. Những phát hiện này không chỉ là thành tựu trong nghiên cứu cơ bản mà còn mở ra hướng đi đầy triển vọng cho các giải pháp năng lượng và môi trường trong tương lai.
Đây là một trong những phát minh quan trọng nhất trong lĩnh vực hóa học vật liệu hiện đại, mở ra khả năng thiết kế những cấu trúc phân tử có thể "thở, bắt giữ và chuyển hóa" các chất khí hoặc hóa chất theo ý muốn.
Câu chuyện về hành trình dẫn đến giải Nobel năm nay bắt đầu từ năm 1989, khi nhà hóa học người Anh Richard Robson thử nghiệm việc kết hợp các ion đồng tích điện dương với một phân tử hữu cơ có bốn nhánh. Mỗi nhánh của phân tử này có khả năng liên kết với ion đồng, tạo nên một tinh thể có cấu trúc đều đặn, chứa nhiều khoảng trống giống như một viên kim cương rỗng ruột. Dù Robson sớm nhận ra tiềm năng của phát minh này, vật liệu ông tạo ra khi đó chưa ổn định và dễ sụp đổ.
Những bước tiến mang tính đột phá đến vào thập niên 1990, khi nhà khoa học người Nhật Susumu Kitagawa và nhà hóa học người Mỹ gốc Jordan Omar M. Yaghi tiếp tục phát triển ý tưởng này. Năm 1992, Kitagawa chứng minh rằng khí có thể ra vào bên trong cấu trúc vật liệu mà không làm thay đổi hình dạng của nó, đồng thời tiên đoán rằng những khung như vậy có thể được thiết kế linh hoạt để phù hợp với nhiều mục đích khác nhau.
Vài năm sau, Yaghi tạo ra một loại MOF ổn định hơn nhiều, đồng thời chỉ ra rằng việc thay đổi cấu trúc thiết kế có thể mang lại cho vật liệu những đặc tính hoàn toàn mới. Ông cũng là người đầu tiên hệ thống hóa khái niệm "thiết kế hợp lý" trong việc tạo ra MOF – một nguyên lý cốt lõi của hóa học vật liệu hiện đại.
Từ nền tảng mà ba nhà khoa học này đặt ra, thế giới khoa học đã tiến rất xa. Ngày nay, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp được hàng chục nghìn loại MOF khác nhau, với ứng dụng trải dài từ năng lượng đến môi trường.
Một số loại MOF có thể tách các chất ô nhiễm như PFAS, còn gọi là "hóa chất vĩnh cửu", khỏi nước thải, hoặc phân hủy dược chất tồn dư trong môi trường. Những loại khác có khả năng thu giữ carbon dioxide từ khí thải công nghiệp, giúp giảm hiệu ứng nhà kính, hoặc thu gom nước ngọt từ không khí sa mạc, mang lại hy vọng cho những khu vực khan hiếm tài nguyên nước.
Ba nhà khoa học sẽ chia đều số tiền thưởng trị giá 11 triệu kronor Thụy Điển ( khoảng 1 triệu USD).
