एक ऑस्ट्रेलियाई, एक जापानी और एक जॉर्डन-अमेरिकी वैज्ञानिक को मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क (एमओएफ) नामक सामग्रियों की एक श्रेणी की खोज और निर्माण के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार का विजेता घोषित किया गया।
रासायनिक जगत में धातु और कार्बनिक पदार्थ भौगोलिक रूप से ऑस्ट्रेलिया और संयुक्त राज्य अमेरिका जितने ही दूर हैं, और यह समझ से बाहर था कि उन्हें एकीकृत करके बनाई गई सामग्रियों से स्थिर, उपयोगी उत्पाद बनाए जा सकते हैं। लेकिन 70 के दशक के मध्य में रिचर्ड रॉबसन की प्रारंभिक अवधारणा के साथ शुरुआत, उनके मेलबर्न विश्वविद्यालय के छात्रों के लिए एक विज्ञान परियोजना से हुई; क्योटो विश्वविद्यालय में, सुसुमु कितागावा के दृढ़ संकल्प के कारण, झरझरा अणु बनाने में – यह जानने के बावजूद कि वे “बेकार” थे – लेकिन उनके साथ छेड़छाड़ करते रहे जब तक कि उन्होंने सही प्रकार की संरचनाएं नहीं बनाईं जो लचीली और लचीली रहते हुए फिल्टर के रूप में काम करने के लिए पर्याप्त उपयोगी थीं; अंततः कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में उमर यागी ने विभिन्न प्रकार के धातु-कार्बनिक ढांचे बनाए, जैसा कि उन्होंने उन्हें नाम दिया था, जो – अन्य चीजों के अलावा – रात में रेगिस्तानी हवा से जल वाष्प खींचने और दिन में उन्हें पानी के रूप में छोड़ने में सक्षम थे।
तीनों 11 मिलियन स्वीडिश क्रोनर, लगभग ₹1 करोड़ का पुरस्कार समान रूप से साझा करेंगे।
पुरस्कार विजेताओं की अभूतपूर्व खोजों के बाद, रसायनज्ञों ने हजारों अलग-अलग एमओएफ बनाए हैं। एक प्रेस बयान में कहा गया है कि इनमें से कुछ मानव जाति की कुछ सबसे बड़ी चुनौतियों को हल करने में योगदान दे सकते हैं, जिनमें पानी से पीएफएएस (विषाक्त माने जाने वाले रसायनों का एक परिवार) को अलग करना, पर्यावरण में फार्मास्यूटिकल्स के निशान को तोड़ना, कार्बन डाइऑक्साइड को पकड़ना या रेगिस्तानी हवा से पानी इकट्ठा करना शामिल है।
शोधकर्ताओं ने विभिन्न टुकड़ों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ एक आणविक किट विकसित की है जिसका उपयोग नए एमओएफ बनाने के लिए किया जा सकता है। इनके अलग-अलग आकार और चरित्र हैं, जो विभिन्न उद्देश्यों के लिए एमओएफ के तर्कसंगत – या एआई-आधारित – डिजाइन के लिए अविश्वसनीय क्षमता प्रदान करते हैं।
ब्लॉक के पहले और रासायनिक बंधों के लकड़ी के ब्लॉक निरूपण बनाने की परियोजना से प्रेरित होकर, श्री रॉबसन ने परमाणुओं के अंतर्निहित गुणों का एक नए तरीके से परीक्षण करना शुरू किया। उन्होंने सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए तांबे के आयनों को चार-सशस्त्र अणु के साथ जोड़ा; इसमें एक रासायनिक समूह था जो प्रत्येक भुजा के अंत में तांबे के आयनों की ओर आकर्षित होता था।
जब उन्हें संयोजित किया गया, तो वे एक सुव्यवस्थित, विशाल क्रिस्टल बनाने के लिए आपस में जुड़ गए। यह असंख्य गुहाओं से भरे हीरे की तरह था।
श्री रॉबसन ने तुरंत अपने आणविक निर्माण की क्षमता को पहचान लिया, लेकिन यह अस्थिर था और आसानी से ढह गया। हालाँकि, श्री कितागावा और श्री याघी ने इस निर्माण पद्धति को एक मजबूत आधार प्रदान किया; 1992 और 2003 के बीच, उन्होंने अलग-अलग क्रांतिकारी खोजों की एक श्रृंखला बनाई। श्री कितागावा ने दिखाया कि गैसें निर्माणों के अंदर और बाहर प्रवाहित हो सकती हैं और भविष्यवाणी की कि एमओएफ को लचीला बनाया जा सकता है। श्री याघी ने एक बहुत ही स्थिर एमओएफ बनाया और दिखाया कि इसे तर्कसंगत डिजाइन का उपयोग करके संशोधित किया जा सकता है, जिससे इसे नए और वांछनीय गुण मिल सकते हैं।
प्रारंभ में, व्यापक वैज्ञानिक समुदाय के लिए एमओएफ की सराहना करना चुनौतीपूर्ण था, क्योंकि वे जिओलाइट्स नामक सामग्रियों के एक वर्ग से ज्यादा बेहतर नहीं लगते थे। लेकिन चीजें तब बदल गईं जब वे नरम एमओएफ विकसित करने में सफल हुए – जो कठोर जिओलाइट्स से एक कदम ऊपर था। उनमें से एक जो लचीली सामग्री प्रस्तुत करने में सक्षम थे, वह स्वयं कितागावा थे। जब उसका पदार्थ पानी या मीथेन से भर जाता था, तो उसका आकार बदल जाता था, और जब उसे खाली कर दिया जाता था, तो वह अपने मूल स्वरूप में वापस आ जाता था। सामग्री कुछ हद तक फेफड़े की तरह व्यवहार करती है जो गैस को अंदर और बाहर सांस ले सकती है, परिवर्तनशील लेकिन स्थिर है।
