Bài viết nêu bật tầm quan trọng của nghiên cứu cơ bản khi Giải Nobel Hóa học 2025 vinh danh khung kim-hữu cơ MOFs. Tác giả điểm lại hành trình khám phá MOFs từ năm 1989 của Richard Robson và các ứng dụng như thu giữ khí nhà kính, thu nước sa mạc, y dược.
Điểm nổi bật:
- Giải Nobel Hóa học 2025 được trao cho phát triển khung kim-hữu cơ MOFs.
- MOFs có cấu trúc xốp với bề mặt lớn, ứng dụng trong lưu trữ khí và hoá chất.
- Phát hiện đầu tiên của Richard Robson năm 1989 đã dẫn đến các đột phá sau này.
- MOFs hỗ trợ thu nước sa mạc, loại bỏ khí nhà kính và làm sạch nguồn nước.
- Thành tựu này nhấn mạnh tầm quan trọng của nghiên cứu cơ bản và giáo dục đại học.
Giải Nobel Hóa học 2025 và khung kim-hữu cơ MOFs
Giải Nobel Hóa học 2025 đã được trao cho sự phát triển khung kim-hữu cơ (MOFs): những cấu trúc phân tử sở hữu không gian lớn bên trong, có khả năng thu giữ và lưu trữ khí cũng như các hoá chất khác.
Giải thưởng chia sẻ cho Susumu Kitagawa (Đại học Kyoto), Omar M. Yaghi (Đại học California, Berkeley) và giáo sư Richard Robson (Đại học Melbourne, Úc).
Robson lần đầu khám phá khung kim-hữu cơ vào năm 1989 cùng cộng sự Bernard Hoskins. Trong bối cảnh giá trị nghiên cứu khoa học đang bị đặt câu hỏi, câu chuyện của ông là minh chứng cho tác động thực tiễn của nghiên cứu cơ bản sau nhiều năm nỗ lực và hỗ trợ.
Mối liên hệ cá nhân
Như nhiều nhà khoa học Úc khác, tôi được truyền cảm hứng nghiên cứu MOFs bởi giáo sư Richard Robson. Ông vẫn làm việc trong phòng thí nghiệm ở tuổi gần 90, hướng dẫn sinh viên và cộng tác với chúng tôi. Niềm vinh danh này tôn vinh những cống hiến bền bỉ của ông trong hóa vô cơ và phối hợp.
Tổng hợp cùng GS. Brendan Abrahams (ĐH Melbourne), chúng tôi nghiên cứu chuyển động electron bên trong MOFs. Khi còn là sinh viên, chúng tôi đã học về phát hiện của Richard trong các bài giảng đại cương, minh chứng cho mối liên hệ sâu sắc giữa giảng dạy và nghiên cứu.
Những gì bắt đầu chỉ là tò mò khoa học đã dẫn đến đổi mới chuyển đổi, giúp giải quyết thách thức lớn toàn cầu: từ thu giữ khí nhà kính đến vận tải thuốc và chẩn đoán hình ảnh y khoa.
Khung kim-hữu cơ là gì?
Khung kim-hữu cơ là vật liệu tinh thể xốp gồm các ion kim loại liên kết bằng cầu hữu cơ. Tưởng tượng một miếng bọt biển với các lỗ ở thang đo nguyên tử: một thìa cà phê có thể có diện tích bề mặt tương đương sân bóng.
Hình dạng, kích thước và chức năng của các lỗ rỗng có thể thay đổi, tựa như kiến trúc sư thiết kế từng phòng với nhiệm vụ khác nhau.
Đến nay đã có hàng chục nghìn MOFs: một số dùng để thu nước từ không khí sa mạc, số khác loại bỏ CO2 trong khí quyển, hoặc làm sạch nguồn nước bằng cách bắt giữ hóa chất độc hại.
Hành trình ứng dụng thực tiễn
Các công ty đã bắt đầu sản xuất quy mô MOFs để giải quyết vấn đề toàn cầu, nhưng khởi nguồn từ hơn ba thập kỷ trước. Trong bài giảng tại Hội nghị MOFs Toàn cầu lần thứ 6 (2018), Robson kể lại khoảnh khắc ông nhận ra khả năng liên kết ion kim loại như lego phân tử, tạo ra cấu trúc có hàng loạt khoang rỗng.
Sau đó, Kitagawa và Yaghi chứng tỏ cách ổn định và điều khiển thiết kế MOFs.
Ví dụ, công việc với Brendan Abrahams cho thấy MOFs có thể loại bỏ khí gây mê từ phòng mổ, giảm thiểu tác động khí nhà kính. Thiết bị MOFs còn được dùng để chiết nước uống an toàn từ không khí khô hạn.
Trong khi Úc đang bàn luận về đóng góp của nghiên cứu và giá trị giáo dục đại học, di sản của Robson nhấn mạnh giá trị lâu dài của khoa học cơ bản, vượt ra khỏi chu kỳ chính trị ngắn hạn.
Richard Robson là một trong 12 nhà khoa học Úc được trao Nobel. Tất cả người Úc có thể tự hào về ông.
