2025 Nobel Kimya Ödülü Metal-Organik Kafes (MOF) Malzemelerin Geliştirilmesi Çalışmalarına Verildi
2025 Nobel Kimya Ödülü metal-organik kafes (MOF) malzemeler olarak bilinen hayli gözenekli yapıdaki malzemelerin geliştirilmesi çalışmalarına verildi.

Susumu Kitagawa, Richard Robson ve Omar Yaghi
İsviçre Kraliyet Bilim Akademisi’nin açıklamasında ödülün 2025 yılı sahipleri Susumu Kitagawa, Richard Robson ve Omar M. Yaghi oldu. Araştırmacılar ilk MOF malzemelerini geliştirerek bu yapıların olağanüstü potansiyelini ortaya çıkardılar ve on binlerce yeni MOF tasarımının önünü açtılar.
MOF’lar, karbondioksit gibi gazları yakalama ve depolama, PFAS (perfloroalkil ve polifloroalkil maddeler) ya da “sonsuz kimyasallar" olarak bilinen zararlı kimyasal maddeleri sudan uzaklaştırma hatta ilaçların vücutta taşınması gibi birçok amaç için özel olarak geliştirilebilen malzemelerdir. Peki çevreden sağlığa birçok alanda devrim yaratabilecek ve 21. yüzyılın malzemesi olarak nitelendirilen bu yapılar nasıl geliştirildi? Gelin Nobel Ödülü’ne uzanan bu bilimsel keşfin izini birlikte sürelim.
Richard Robson 1980’lerin sonlarında elmasın düzenli kristal yapısından ilham alarak MOF yapılarının temelini attı. Elmasta her bir karbon atomu dört komşusuna bağlanarak küçük piramitler oluşturur. Robson, bu düzeni taklit ederek benzer bir yapı kurmak istedi. Ancak kendi modelinde karbon yerine pozitif yüklü bakır iyonları ve dört bağlanma noktasına sahip moleküller kullandı. Robson’ın öngördüğü gibi iyonlar ve moleküller kendiliğinden düzenli bir kristal yapı oluşturdu. Ancak bu yapı, kompakt yapıdaki yani atomların birbirine çok yakın düzenlendiği, aralarında neredeyse hiç boşluğun olmadığı elmasın aksine içinde çok sayıda büyük gözenek barındırıyordu.
Başlangıçta birçok kimyager bu yapıları “dayanıksız” bulup çalışmaları umutsuz görse de Robson’ın fikirleri geleceğin malzeme bilimine yön verecek ilk kıvılcımlardı. Onun bu öngörüsü, yıllar sonra Kitagawa ve Yaghi’nin çığır açan buluşlarının zeminini hazırlayacaktı.
1990’ların başlarında Susumu Kitagawa, gözenekli moleküler yapılar inşa etmeye odaklandı. Ancak ilk çalışmalarına destek bulmakta zorlandı; çünkü geliştirdiği malzemeler kırılgandı ve belirli bir kullanım alanı yoktu. Fon başvuruları reddedildikçe Kitagawa’nın aklındaki soru daha da netleşti: MOF’ları diğer malzemelerden farklı kılan şey neydi?
Bu soruya cevabı, 1998’de yayımladığı bir makalede verdi.
Kitigawa’ya göre MOF’ların benzersizliği, çok çeşitli moleküllerden üretilebilmeleri ve esnek yapıları sayesinde farklı işlevlere uyum sağlayabilmeleriydi. Bu fikirle yola çıkan Kitagawa, esnek yapıda MOF’lar geliştirmeyi başardı.
Omar Yaghi, 1990’ların ortalarında yeni malzemeler sentezlemenin daha kontrollü ve öngörülebilir yollarını arıyordu. 1995’te yayımladığı çalışmasında bakır ya da kobalt iyonlarını organik moleküllerle birleştirerek ağ benzeri yapılar oluşturdu. Bu malzemelerden biri, gözenekleri doluyken bile 350 °C’ye kadar ısıtıldığında yapısını koruyabiliyordu. Yaghi, çalışmasında ilk kez metal-organik kafes (MOF) terimini kullandı. Daha sonraki araştırmalarında, moleküller arasındaki bağlantıları değiştirerek MOF’lara farklı özellikler kazandırmanın mümkün olduğunu gösterdi. Böylece yalnızca birkaç değil, binlerce farklı MOF türü üretilebileceğini kanıtladı. Yaghi’nin sistematik yaklaşımı, MOF kimyasını bir keşif alanı olmaktan çıkarıp tasarlanabilir bir bilim dalına dönüştürdü.
Bugün binlerce farklı MOF malzemesi enerji, çevre ve sağlık alanlarında test ediliyor. Bu malzemelerin sahip olduğu potansiyelin farkında olan birçok şirket, seri üretim ve malzemelerin ticarileştirilmesi için yatırımlar yapıyor. Yarı iletken üretiminde zararlı gazları yakalamak, elektrik santrallerinde karbondioksit salımını azaltmak ya da içme suyundan kirletici kimyasalları temizlemek gibi birçok uygulama artık mümkün hâle geliyor.
Bu yılın Nobel Kimya Ödülü sahipleri, yalnızca yeni bir malzeme sınıfı geliştirmedi, aynı zamanda kimyanın ve bir ölçüde dünyamızın geleceğini şekillendirecek yepyeni ufuklar açtılar.
Kaynak:
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2025/popular-information/