Astronomii au descoperit planeta geamănă a Pământului. HD 137010 b „ar putea fi locuibilă”
Publicat acum 5 ore si 24 minute
Civilizațiile și-au numit adesea epocile după materialele care le-au definit. La școală învățăm despre Epoca Pietrei sau Epoca Bronzului, iar prezentul este adesea descris ca o „epocă a siliciului”, dominată de computere, telefoane și tehnologie digitală. Dar ce ar putea caracteriza următoarea etapă a istoriei umane? Omar Yaghi, chimist la Universitatea din California, Berkeley, crede că un grup de materiale la dezvoltarea cărora a contribuit decisiv în anii ’90 ar putea fi răspunsul. Este vorba despre structurile metal-organice, cunoscute sub acronimul MOF, descoperire care i-a adus o parte din Premiul Nobel pentru Chimie în 2025.
MOF-urile, alături de structuri similare numite cadre organice covalente (COF), sunt materiale cristaline cu o proprietate ieșită din comun: o porozitate extrem de mare. În 1999, Yaghi și echipa sa au atras atenția comunității științifice atunci când au creat un material pe bază de zinc, numit MOF-5. Acesta era atât de plin de pori încât doar câteva grame aveau o suprafață internă comparabilă cu cea a unui teren de fotbal. Practic, interiorul materialului era mult mai „mare” decât exteriorul său.
De-a lungul deceniilor, Omar Yaghi s-a aflat în avangarda dezvoltării de noi MOF-uri și COF-uri, într-un domeniu la care a lucrat mult și care poartă numele de chimie reticulară. Munca sa nu s-a limitat la crearea acestor structuri, ci și la explorarea aplicațiilor lor concrete. Datorită rețelei vaste de pori, aceste materiale pot „captura” alte molecule, ceea ce le face extrem de utile într-o varietate de domenii.
De exemplu, MOF-urile pot extrage apă din aerul uscat al deșerturilor, pot absorbi dioxidul de carbon din atmosferă, iar lista posibilităților nu se oprește aici.
Într-un interviu acordat revistei New Scientist, Yaghi a vorbit despre motivele pentru care privește cu optimism evoluția acestui domeniu. El a reflectat asupra trecutului, prezentului și viitorului chimiei reticulare și a explicat de ce consideră că epoca acestor materiale abia începe.
Ce v-a atras inițial la chimia reticulară?
„Când am început să lucrăm cu MOF-uri, nu ne gândeam că vom aborda probleme ale societății, era doar o provocare intelectuală. Voiam să găsim o metodă de a construi materiale moleculă cu moleculă, ca atunci când ridici o clădire sau când programezi moleculele ca niște piese Lego. Dar din punct de vedere chimic, era o provocare extrem de dificilă. Mulți credeau, aproape ca pe un adevăr absolut, că acest lucru nu poate funcționa și că e o pierdere de timp.”
De ce părea imposibil să proiectați materiale în acest mod?
„Problema principală este că, atunci când amesteci elementele chimice, ele tind să se lege într-un mod dezordonat, greu de caracterizat. Asta e firesc, pentru că legile fizicii spun că natura tinde spre dezordine. Noi însă voiam cristale, materie ordonată, cu o structură repetitivă.
E ca și cum ai cere unui grup de copii să facă un cerc perfect, e nevoie de mult efort. Practic, încercam să facem într-o zi ceea ce natura face în miliarde de ani când cristalizează un diamant. Dar știam, în adâncul meu, că orice poate fi cristalizat dacă știi cum.”
V-ați gândit că MOF-5 ar putea deveni util în viitor?
„La început, eram pur și simplu încântat să obținem cristale frumoase. Apoi am început să le vedem proprietățile și ne-am întrebat: «Ce putem face cu ele?» Când îți dai seama cât de poroase sunt, imediat te gândești la captarea gazelor. Aceste materiale creează spații în care pot sta molecule de apă, dioxid de carbon sau alte substanțe.”
Cum abordați astăzi realizarea acestor materiale?
„Când gătesc, nu-mi place să am mai mult de trei pași și nu folosesc unt. Vreau un preparat bun, simplu, cu ingrediente sănătoase. Aceeași filozofie am aplicat-o și în chimie: să păstrăm procesul simplu și să folosim doar substanțele necesare.
Primul pas este alegerea scheletului materialului. Al doilea este stabilirea dimensiunii porilor. Apoi poți modifica structura pentru a ajuta la captarea altor molecule. În final, lași dioxidul de carbon sau ce ai urmărit să fie absorbit. Atât de simplu și, în același timp, atât de complex.”
Ce tehnologii noi a făcut posibil acest proces?
„Când înveți să proiectezi materiale la nivel molecular, este o schimbare majoră. Viziunea mea, și a companiei Atoco, pe care am fondat-o în 2020, este să mergem de la moleculă la societate. Acolo unde nu există un material potrivit sau unde funcționează prost, să proiectăm unul mai bun.
În 2024, am prezentat cel mai performant material de până acum pentru captarea dioxidului de carbon, COF-999. L-am testat în peste 100 de cicluri de captare și eliberare a CO₂. Scopul este să folosim astfel de materiale atât în industrie, cât și în clădiri rezidențiale.
Am dezvoltat și materiale capabile să extragă mii de litri de apă pe zi din atmosferă, chiar și în zone unde umiditatea este sub 20%, cum sunt deșerturile din Nevada. Cred că peste 10 ani, recoltarea apei din aer va fi o tehnologie obișnuită.”
Ce vă face optimist în privința viitorului MOF-urilor și COF-urilor?
„Abia am zgâriat suprafața. Domeniul crește continuu din anii ’90, iar interesul nu a scăzut. Dacă te uiți la numărul de brevete, vezi o creștere exponențială. Oamenii găsesc constant aplicații noi.
Îmi place că această muncă unește chimia organică și anorganică și aduce laolaltă ingineria și inteligența artificială. A devenit mai mult decât chimie. Este o frontieră științifică reală.
Cred că trecem printr-o revoluție. Poate nu se simte mereu, dar se întâmplă ceva special. Putem proiecta materiale cum nu am mai făcut-o niciodată și le putem conecta la aplicații reale, la o scară fără precedent.”