Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển ngày 8/10 đã trao giải thưởng danh giá Nobel Hóa học 2025 cho 3 nhà khoa học Susumu Kitagawa, Richard Robson và Omar Yaghi nhờ phát triển một dạng kiến trúc phân tử hoàn toàn mới, khung kim loại - hữu cơ MOF.

Ba nhà khoa học sẽ chia nhau 11 triệu curon Thụy Điển (tương đương 1,2 triệu USD),  cùng vinh dự được ghi danh trong danh sách những người đoạt Nobel Hóa học, một trong những giải thưởng khoa học cao quý nhất thế giới.

Những vật liệu “xốp” có thể thay đổi thế giới

Công trình của Kitagawa, Robson và Yaghi tập trung vào việc tạo ra các cấu trúc phân tử có độ rỗng lớn, cho phép khí và các hợp chất hóa học dễ dàng lưu thông bên trong. MOFs là vật liệu có cấu trúc như mạng lưới, kết hợp giữa các ion kim loại và phối tử hữu cơ, tạo ra vô số khoang rỗng ở cấp độ phân tử. Nhờ đặc tính này, chúng có thể được sử dụng để thu hoạch nước từ không khí sa mạc, thu giữ carbon dioxide (CO₂) hoặc lưu trữ khí độc hại.

Ủy ban Nobel mô tả các MOF là những vật liệu “có đặc tính chưa từng thấy”, với diện tích bề mặt cực kỳ lớn. “Một vật liệu xốp có kích thước tương đương một viên đường có thể chứa diện tích bề mặt bằng cả một sân bóng đá”, ủy ban cho biết.

Olof Ramstrom, thành viên Ủy ban Nobel Hóa học, ví von: “Một lượng nhỏ vật liệu như vậy gần như giống chiếc túi xách của cô bé phù thủy Hermione trong Harry Potter khi có thể lưu trữ một lượng lớn khí trong một thể tích rất nhỏ”.

Phát biểu tại buổi công bố, giáo sư Susumu Kitagawa, hiện giảng dạy tại Đại học Kyoto (Nhật Bản), bày tỏ niềm tự hào và xúc động khi nhận giải.

“Ước mơ của tôi là có thể thu giữ không khí và tách nó ra, chẳng hạn thành CO₂, oxy hoặc nước rồi biến đổi chúng thành các vật liệu hữu ích bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo”, ông nói.

Một trong những ứng dụng tiềm năng của MOFs là thu giữ khí carbon trong quá trình sản xuất xi măng, một trong những ngành công nghiệp gây ô nhiễm nặng nhất, chiếm khoảng 7% lượng khí thải CO₂ toàn cầu. Hiện một số nhà máy đã bắt đầu ứng dụng MOFs để hấp thụ khí thải trước khi chúng thoát ra môi trường.

Trong khi đó, Omar Yaghi, giáo sư tại Đại học California, Berkeley (Mỹ), khẳng định: “Tôi không coi đó là sự cường điệu. Đó là việc ứng dụng khoa học cơ bản để mang lại lợi ích thiết thực cho xã hội”.

Theo Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, sau những phát hiện nền tảng của 3 nhà khoa học, giới nghiên cứu đã phát triển hàng chục nghìn loại MOF khác nhau. Một số trong đó có thể góp phần giải quyết các vấn đề lớn của nhân loại như tách bỏ hóa chất vĩnh cửu PFAS độc hại khỏi nước, phân hủy dư lượng dược phẩm trong môi trường, hay thu nước từ không khí khô cằn ở vùng sa mạc.

Richard Robson, giáo sư tại Đại học Melbourne (Úc), sinh ra ở Anh và chuyển tới Úc từ khi còn trẻ. Ông cho biết bản thân nhận được cuộc gọi thông báo từ Stockholm nửa giờ trước khi công bố chính thức.

“Tôi đã chuẩn bị cá cho bữa tối với vợ, sau đó rửa bát đĩa”, ông nói với Reuters, cười nhẹ. “Gần đây tôi kiêng rượu vì lý do sức khỏe, nhưng hôm đó tôi phá lệ, uống một ly rượu vang rất rẻ để ăn mừng”, giáo sư cho biết.

Omar Yaghi, người mang hai quốc tịch Jordan – Mỹ, sinh ra trong một gia đình tị nạn Palestine ở Jordan. Tuổi thơ của ông gắn liền với những ngày sống cùng đàn gia súc trong căn phòng nhỏ của gia đình.

Trong cuộc phỏng vấn trên trang chủ của Giải Nobel, ông chia sẻ: “Đó thực sự là một hành trình, và khoa học đã cho phép tôi đi xa đến vậy. Cha mẹ tôi gần như không biết đọc hay viết. Khoa học là lực lượng san bằng vĩ đại nhất trên thế giới”.

Yaghi kể lại, niềm đam mê hóa học của ông bắt đầu từ khi mới 10 tuổi, sau khi tìm thấy một cuốn sách về phân tử trong thư viện. “Càng đào sâu, bạn càng thấy mọi thứ được xây dựng một cách tuyệt vời”, ông nói.

Di sản của giải Nobel Hóa học

Giải Nobel Hóa học là giải thưởng thứ ba được công bố trong mùa Nobel năm nay, sau các giải Y học và Vật lý. Truyền thống này được duy trì từ năm 1901, theo di chúc của Alfred Nobel - nhà phát minh người Thụy Điển nổi tiếng với phát minh thuốc nổ dynamite. Ông đã dành phần lớn tài sản của mình để vinh danh những cống hiến lớn lao cho khoa học, văn học và hòa bình.

Dù đôi khi bị lu mờ bởi các lĩnh vực “nổi tiếng” hơn như Vật lý, Văn học hay Hòa bình, giải Nobel Hóa học vẫn tôn vinh nhiều phát hiện có ảnh hưởng sâu rộng như phân hạch hạt nhân, kỹ thuật giải trình tự ADN hay nghiên cứu về enzyme.

Năm ngoái, giải thưởng thuộc về ba nhà khoa học David Baker, John Jumper (Mỹ) và Demis Hassabis (Anh) nhờ công trình giải mã cấu trúc protein và thiết kế protein nhân tạo, góp phần thúc đẩy những tiến bộ quan trọng trong phát triển thuốc.

Với công trình của Kitagawa, Robson và Yaghi, giới khoa học tin rằng thế giới đang tiến thêm một bước trong hành trình thiết kế vật liệu theo ý muốn, mở ra tiềm năng to lớn trong việc lưu trữ năng lượng sạch, làm sạch nước và bảo vệ khí hậu.