2025 Nobel Kimya Ödülü Metal Organik Kafes (MOF) Malzemelerin Geliştirilmesi Çalışmalarına Verildi

Ill. Niklas Elmehed - Nobel Prize Outreach

Bu yılın Nobel Kimya Ödülü metal organik kafes (MOF) yapılar olarak bilinen hayli gözenekli yapıdaki malzemelerin geliştirilmesiyle ilgili. İsveç Kraliyet Bilim Akademisinden yapılan açıklamada ödülün 2025 yılı sahipleri Kyoto Üniversitesinden Susumu Kitagawa, Melbourne Üniversitesinden Richard Robson ve Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesinden Omar M. Yaghi oldu. İlk MOF malzemeleri geliştirerek sahip oldukları büyük potansiyeli ortaya çıkarmaları nedeniyle ödüle layık görülen bu isimler, on binlerce çeşit MOF malzeme tasarlamanın da önünü açtı.

MOF’lar karbondioksit gibi molekülleri tutma ve depolama, “sonsuz kimyasallar” olarak isimlendirilen zararlı kimyasal maddeleri sudan ayrıştırma, ilaçların vücut içinde taşınması gibi birçok amaç için özel olarak geliştirilebilen malzemelerdir. Daha spesifik olarak MOF’lar meyveden yayılan etilen gazını tutarak meyvenin daha geç olgunlaşmasını sağlayabilir ya da su ve toprağa karışan ilaç kalıntılarını zararsız bileşiklere dönüştürebilir. Peki çevreden sağlığa birçok alanda yenilikçi çözümler sunan ve 21. yüzyılın malzemesi olarak nitelendirilen MOF yapılar nasıl geliştirildi? Gelin Nobel Ödülü’ne giden yolda bu malzemelerin geliştirilme hikâyesine birlikte bakalım.

Büyük Fikrin Öncüsü Ahşap Toplar

ıl 1974’tü. Melbourne Üniversitesinde ders veren Richard Robson, öğrencilerin ahşap topları ve çubukları kullanarak moleküler yapıları modelleyebilmesi için bir sistem tasarlamak istiyordu. Ahşap toplar atomları, çubuklar ise atomları birbirine bağlayan kimyasal bağları temsil edecekti. Çubukları toplara takabilmek için topların üzerine delikler açılması gerekiyordu. Ancak her atomun kimyasal bağ yapma şekli yani bağ sayısı ve yönü farklı olduğu için deliklerin yeri rastgele olamazdı. Robson topların üzerine delinecek noktaları işaretledikten sonra atölyeye gönderdi.

Ahşap toplar atölyeden geldiğinde bunlardan bazı moleküller tasarlamayı denedi. O esnada şunu fark etti: Deliklerin konumu tasarlamak istediği moleküllerin otomatik olarak doğru geometrik yapıya sahip olmasını sağlıyordu. Yani deliklerin yeri rastgele değildi, bir atomun hangi yönde kaç bağ yapacağı bilgisini “doğal” olarak taşıyordu. Peki bu bilgiyi atomları tek tek birbirine bağlamak yerine farklı molekül türlerini birbirine bağlamak için kullanıp daha büyük yapılar tasarlayabilir miydi?

Robson, her yıl derslerinde kullanmak üzere ahşap top ve çubukları ortaya çıkardığında aklına aynı fikir geliyordu. Bu fikri hayata geçirmeye karar vermesi on yıldan fazla sürdü. Her bir karbon atomunun dört farklı karbon atomuyla bağlı olduğu elmastan aldığı ilhamla basit modeller geliştirerek çalışmalarına başladı. Kendi modelinde karbon atomlarının yerine artı yüklü bakır iyonlarını kullandı.