Fot. Adobe Stock
Wyróżnienie Nobla dla naukowców zajmujących się polimerami koordynacyjnymi może pobudzić polskie działania w tym obszarze – stwierdził w rozmowie z PAP prof. Janusz Lewiński z Politechniki Warszawskiej. Dodał on, że od wielu lat bez efektu ubiega się o utworzenie takiego planu badań w naszym kraju.
W środę ogłoszono Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Odznaczenie to otrzymali: Susumu Kitagawa, Richard Robson oraz Omar M. Yaghi – za rozwój nowego rodzaju struktury molekularnej, to jest szkieletów metalo-organicznych (Metal-Organic Framework – MOF). Stworzone przez nich układy obejmują duże przestrzenie, w których drobne cząsteczki mogą swobodnie się poruszać.
Prof. dr hab. inż. Janusz Lewiński z Wydziału Chemii Politechniki Warszawskiej i Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk ocenił w rozmowie z PAP, że to „długo oczekiwany i godny Nobel”.
Jak objaśnił chemik, Yaghi wprowadził ideę tzw. secondary building units (SBU), czyli klastrowych, powtarzalnych węzłów, które dały możliwość na przemyślane projektowanie krystalicznych MOF-ów z myślą o ich praktycznym zastosowaniu. Z kolei Robson stworzył koncepcję konstruowania sieci polimerów koordynacyjnych, która stała się podstawą opracowywania MOF-owych szkieletów. Zaś Kitagawa jako pierwszy podjął się badań sorpcji i elastyczności MOF-ów oraz wykazał ich potencjał w absorpcji gazów.
Naukowiec wyznał, że od dawna wspierał Richarda Robsona, prekursora w obszarze polimerów koordynacyjnych, w noblowskim współzawodnictwie. – Będąc drobnym wykładowcą na Uniwersytecie w Melbourne budował drewniane modele cząsteczek chemicznych, aby wyjaśniać studentom, jak wyglądają struktury krystaliczne. Jego modele składały się z kulek symbolizujących atomy i łączących je pręcików. Pewnego razu Robson wpadł na pomysł, aby kulki zastąpić cząstkami – i tak stworzył ideę tworzenia sieci typu MOF – relacjonował prof. Lewiński.
Prof. Lewiński, którego zespół od lat zajmuje się badaniem uhonorowanych tegorocznym Noblem materiałów, woli określać je mianem polimerów koordynacyjnych albo materiałami porowatymi typu MOF. Według niego termin „metaloorganiczny” odnosi się do innych związków chemicznych.
Rozmówca PAP zgadza się ze stwierdzeniem Komitetu Noblowskiego, że nagrodzone badania kreują „nowy obszar dla chemii”. Przyrównał materiały MOF do zeolitów – grupy minerałów glinokrzemianowych, szeroko używanych w przemyśle. – Znamy ok. 250 struktur zeolitowych, natomiast syntetycznych MOF-ów jest już ponad 100 tys. i zakłada się, że niedługo będzie ich pół miliona. To ukazuje olbrzymią przestrzeń dla badań bazowych oraz aplikacyjnych z udziałem tych materiałów – uważa prof. Lewiński.
Wśród obecnych zastosowań MOF-ów badacz wymienił m.in. katalizę, składowanie i separację gazów (na przykład wodoru i dwutlenku węgla), wyłapywanie „kłopotliwych” zanieczyszczeń z wody, wydobywanie wody z powietrza w suchych regionach, urządzenia elektroniczne i biomedyczne systemy nośników leków.
Struktury MOF – zbudowane podobnie jak konstrukcje z klocków LEGO albo stalowy szkielet nowo wznoszonego budynku – wytwarza się zazwyczaj metodą mokrą w podwyższonej temperaturze i wysokowrzącym rozpuszczalniku.
– Proces wytwarzania MOF-ów na mokro trwa zwykle ok. doby. Natomiast mój zespół jako pierwszy na świecie opracował metodę ich wytwarzania metodą mechanochemiczną, czyli mieszania właściwych substancji bez rozpuszczalnika. Nasza metoda pozwala na uzyskanie MOF-ów w ciągu 15 minut – zaakcentował naukowiec.
Dodał on, że jego zespół opracował również technikę jednoczesnego otrzymywania MOF-ów i kapsułkowania w nich leków. Pozwala ona na nasycenie kryształów substancją aktywną w 100 proc., w przeciwieństwie do wcześniejszych metod, których efektywność sięgała 30 proc. – Utworzyliśmy nową kategorię hybrydowych materiałów porowatych WUT, nazwaną tak od pierwszych liter anglojęzycznej nazwy Politechniki Warszawskiej (Warsaw University of Technology) – oznajmił prof. Lewiński.
Zdaniem kierownika Zakładu Katalizy i Chemii Metaloorganicznej na Wydziale Chemii PW, obecnie na świecie panuje moda na technologie związane z polimerami koordynacyjnymi. Rocznie publikuje się na ich temat ok. 10 tys. artykułów. Jednakże w Polsce brakuje polityki naukowej w tej materii.
– Od lat apeluję do kierownictwa Narodowego Centrum Nauki, aby powstał specjalny program intensyfikujący rozwój badań nad MOF-ami. Nie spotkało się to ze zrozumieniem, a szkoda, bo choćby w Niemczech grupy zajmujące się MOF-ami są na każdym uniwersytecie. Mam nadzieję, że ten Nobel będzie impulsem, dzięki któremu nastąpi intensyfikacja prac nad MOF-ami także w Polsce – podsumował prof. Janusz Lewiński.
Anna Bugajska (PAP)
abu/ zan/ mhr/
