قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم، الأربعاء، منح «جائزة نوبل في الكيمياء» لعام 2025 إلى سوسومو كيتاغاوا، وريتشارد روبسون، والعالم السعودي - الأردني من أصول فلسطينية عمر م. ياغي «لتطويرهم الأطر المعدنية العضوية».
ابتكر الحائزون على «جائزة نوبل في الكيمياء» لعام 2025، هياكل أو بنى جزيئية كيميائية ذات مساحات واسعة تتدفق من خلالها الغازات والمواد الكيميائية الأخرى. يمكن استخدام هذه الهياكل، لجمع المياه من هواء الصحراء، واحتجاز ثاني أكسيد الكربون، وتخزين الغازات السامة، أو تحفيز التفاعلات الكيميائية.
قال رئيس لجنة «نوبل للكيمياء» هاينر لينكه في بيان الإعلان عن الجائزة إن «هذه الهياكل الفلزية العضوية تتمتع بإمكانات هائلة لم يكن تخيلها ممكناً في ما مضى لابتكار مواد مصممة خصيصاً بوظائف جديدة».
كما صرح كيتاغاوا للصحافيين في مؤتمر استوكهولم، الأربعاء، بأنه سعى وراء هذا البحث لما له من تأثير إيجابي على المجتمع، ولمتعة البحث أيضاً.
وقال: «يشرفني بشدة أن بحثي الطويل قد حظي بالتقدير»، مضيفاً أنه فوجئ كثيراً بحصوله على الجائزة.
وينتسب روبسون إلى جامعة ملبورن في أستراليا، وكيتاغاوا إلى جامعة كيوتو اليابانية، وياغي إلى جامعة كاليفورنيا، بيركلي في الولايات المتحدة.
شكل جديد من البنى الكيميائية
كان كيتاغاوا، وروبسون، وياغي، قد طوروا شكلاً جديداً من أشكال البنى الجزيئية الكيميائية. في هياكلهم، تعمل أيونات المعادن كركائز أساسية ترتبط بها جزيئات عضوية طويلة ترتكز بشكل أساسي على الكربون. تُنظم أيونات المعادن والجزيئات معاً لتكوين بلورات تحتوي على تجاويف كبيرة. تُسمى هذه المواد المسامية الأطر المعدنية العضوية (MOF).
من خلال تغيير وحدات البناء الجزيئية المستخدمة في الأطر المعدنية العضوية، يمكن للكيميائيين تصميمها لالتقاط وتخزين مواد محددة. ويمكن للأطر العضوية المعدنية أيضاً أن تُحفز التفاعلات الكيميائية أو تُوصل الكهرباء.
قال العالم المصري ماهر القاضي في تصريح لـ«الشرق الأوسط»: «تخيّل أنك تبني شبكة ضخمة من قطع (ليجو) صغيرة؛ بعضها مكوَّن من ذرات المعادن، وبعضها الآخر جزيئات عضوية تعمل كجسور تربط بين هذه الذرات. وعندما تتشابك المعادن مع الجزيئات العضوية، تتكون مادة بلورية ثلاثية الأبعاد مليئة بالفراغات الدقيقة، تشبه إسفنجة بلورية على المستوى الذري».
وأوضح: «النتيجة مادة خفيفة للغاية، لكنها تمتلك مساحة سطحية هائلة. جرام واحد منها يمكن أن تبلغ مساحة سطحه ما يعادل مساحة ملعب كرة قدم! هذه المسامات الدقيقة قادرة على التقاط وتخزين جزيئات معينة، مثل الغازات أو بخار الماء أو المركبات العضوية. ولهذا تُستخدم هذه المواد اليوم في تطبيقات عديدة، بدءاً من تخزين الطاقة والتقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء، وصولاً إلى إنتاج المياه من رطوبة الجو».
وهو ما شدد عليه لينكه في خطابه: «لقد وجد الفائزون بجائزة هذا العام طرقاً لابتكار مواد جديدة كلياً، ذات تجاويف كبيرة في أجزائها الداخلية، تُشبه غرف الفنادق، مما يسمح لجزيئات النزلاء بالدخول والخروج منها».
وأضاف: «كمية صغيرة من هذه المواد يمكنها تخزين كميات هائلة من الغاز في حجم صغير».
وكان ياغي وكيتاغاوا من بين العلماء الذين يجري التداول بأسمائهم منذ سنوات لنيل هذه الجائزة. وولد عمر ياغي، ذو الأصول الفلسطينية، في 9 فبراير (شباط) 1965، وهو عالم في مختبر لورانس بيركلي الوطني، والمدير المؤسس لمعهد بيركلي العالمي للعلوم، وعضو منتخب في الأكاديمية الوطنية الأميركية للعلوم. كما حصل على الجنسية السعودية عام 2021، ونال جائزة «نوابغ العرب» عام 2024.
قال القاضى: «حصول ياغي اليوم على (جائزة نوبل في الكيمياء) هو تكريم منتظر منذ سنوات لرجل شارك في تأسيس واحد من أهم فروع الكيمياء الحديثة، وهي الكيمياء الشبكية. وأعتقد أنها لحظة فارقة للكيمياء وإلهام كبير للشباب العربي».
وأضاف: «شاركتُ العالِم عمر ياغي المبنى نفسه لعدّة سنوات أثناء عمله أستاذاً في قسم الكيمياء بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجليس. خلال تلك الفترة، كنت أتابع دراسة الدكتوراه، وكان ياغي مثالاً للعالِم النشيط والمُلهم، شعلةً لا تهدأ من العمل والابتكار».
كيف كانت البدايات
بدأ كل شيء عام 1989، عندما اختبر ريتشارد روبسون استخدام الخصائص الجوهرية للذرات بطريقة جديدة. جمع أيونات النحاس الموجبة الشحنة مع جزيء ذي أربع أذرع؛ كان لهذا الجزيء مجموعة كيميائية تنجذب إلى أيونات النحاس في نهاية كل ذراع.
عند دمجها، اتحدت لتشكل بلورةً واسعةً ومرتبةً بشكلٍ جيد. كانت أشبه بماسةٍ مليئةٍ بتجاويف لا تُحصى.
أدرك روبسون فوراً إمكانات بنائه الجزيئي، لكنه كان غير مستقرٍّ وسهل الانهيار. مع ذلك، قدّم سوسومو كيتاغاوا وعمر ياغي أساساً متيناً لهذه الطريقة في البناء؛ فبين عامي 1992 و2003 حققا، كلٌّ على حدة، سلسلةً من الاكتشافات الثورية. أظهر كيتاغاوا أن الغازات يمكن أن تتدفق داخل وخارج التركيبات، وتوقع إمكانية جعل الأطر العضوية المعدنية مرنة. أما ياغي، فقد ابتكر إطاراً عضوياً معدنياً شديد الاستقرار، وأظهر إمكانية تعديله باستخدام تصميمٍ منطقي، مما يمنحه خصائص جديدة ومرغوبة.
وبعد اكتشافات الحائزين على جائزة نوبل الرائدة، بنى الكيميائيون عشرات الآلاف من الأطر العضوية المعدنية المختلفة. وقد تساهم بعض هذه التقنيات في حل بعض أعظم التحديات التي تواجه البشرية.
وهو ما علق عليه القاضي بوصف الاكتشاف صاحب الجائزة بأنه: «علم رفيع وتأثيره المجتمعي عميق ورسالة أمل لكل طالب في منطقتنا العربية بأن البحث العالمي يمكن أن ينطلق من بدايات متواضعة ليصنع المستقبل».
