CÁC BÀI VIẾT VỀ GIẢI NOBEL HÓA 2025
Nguyễn Xuân Xanh
Tôi xin giới thiệu anh chị độc giả các bài viết về sự kiện Giải Nobel Hóa năm 2025 được tập hợp dưới đây. Các bài 1) – 3) được đăng trên báo Tuổi Trẻ. [Bài 1) phần đăng trên báo Tuổi Trẻ là của hai tác giả Nguyễn Thành Vinh và Lyly Nguyễn, với lời nói đầu giới thiệu của tôi cho mạng rosetta.]
Xin cảm ơn báo Tuổi Trẻ về sự hợp tác. Giải Nobel Hóa năm nay tạo nhiều cảm hứng không thể viết hết ở đây.
(1) Giải Nobel Hóa 2025
Giải Nobel Hóa 2025 9 Tháng Mười, 2025 (Nguyễn Thành Vinh & Lyly Nguyễn)
(2) Quan điểm giáo dục của nhà hóa học đoạt giải Nobel 2025 Omar Yaghi:
(3) Gợi ý đáng suy ngẫm để có thể yêu thích môn hóa từ chủ nhân Nobel 2025
(4) VỀ NHỮNG TÍNH CHẤT KỲ DIỆU CỦA CÁC KHUNG KIM-CƠ PHÂN TỬ MOFs
Bọt biển (sponges) xốp nhất thế giới: Bột bẫy carbon (-trapping) phức tạp đã ra mắt thị trường
Khung kim loại-hữu cơ (MOF) là một sản phẩm đặc biệt của trí tuệ con người, là bước đột phá tiếp theo trong hóa học khi chúng được phát minh hơn ba thập kỷ trước. Giờ đây, những vật liệu thú vị này đang trở thành công cụ thương mại để thu giữ carbon dioxide và thu thập nước từ không khí.
Cấu trúc của CALF-20, một khung kim loại-hữu cơ hiện được sản xuất ở quy mô công nghiệp để giúp thu giữ carbon dioxide. Chuyển thể từ mofanatomy.com (Nature, 09 July 2025. Xin cảm ơn. Courtesy)
Xem ảnh 3D:
Vào tháng 5 năm 2024, một nhà máy sản xuất bộ lọc thu giữ carbon dioxide trị giá 150 triệu đô la Mỹ đã được khánh thành tại Burnaby, Canada. Được đặt tên là Redwood, theo tên của những cây cao nhất thế giới, nhà máy này đặt mục tiêu sản xuất đủ bộ lọc để thu giữ 10 triệu tấn CO2 mỗi năm, theo nhà điều hành Svante Technologies, đơn vị gọi dây chuyền sản xuất này là một siêu nhà máy.
Việc nhà máy đi vào hoạt động cũng báo hiệu một bước đột phá thương mại cho một loại vật liệu siêu xốp đầy hấp dẫn được phát minh hơn 30 năm trước, vốn đã thu hút sự quan tâm và thổi phồng lớn trong giới học thuật — nhưng lại thất bại về mặt thương mại. Các chất rắn xốp, dạng bột, được gọi là khung kim loại-hữu cơ, hay MOF, đã làm kinh ngạc các nhà hóa học hàn lâm trong nhiều thập kỷ.
MOF có cấu trúc giống như giàn giáo phân tử, chứa những hang động khổng lồ bên trong — chúng là vật liệu rắn xốp nhất thế giới. Một gam bột MOF có thể có diện tích bề mặt bên trong bằng kích thước của một sân bóng đá.
Ý tưởng MOF bắt đầu xuất hiện ở Úc vào năm 1989, khi nhà hóa học Richard Robson tại Đại học Melbourne,và đồng nghiệp Bernard Hoskins tuyên bố rằng họ đã phát minh ra “một loại vật liệu polyme rắn mới và có tiềm năng ứng dụng rộng rãi với những đặc tính chưa từng có và có thể hữu ích”. Đây là mô tả ban đầu về thứ sau này được gọi là MOF. Richard Robson (sinh năm 1937, 88t) cũng là một trong ba người được giải Nobel Hóa 2025 cùng với Susumu Kitagawa và Omar M. Yaghi. Robson chuyên về polyme phối hợp, đặc biệt là khung kim loại-hữu cơ. Ông được mô tả là “người tiên phong trong kỹ thuật tinh thể liên quan đến kim loại chuyển tiếp.”
Vào giữa những năm 1990, Omar Yaghi, một nhà hóa học lúc đó đang làm việc tại Đại học California, Berkeley, đã phổ biến thuật ngữ MOF. Một số cấu trúc ban đầu là không ổn định hoặc chỉ hoạt động ở nhiệt độ rất thấp, nhưng Yaghi đã phát triển các phương pháp để làm cho MOF bền vững hơn, xây dựng chúng từ các khối cấu trúc phân tử được liên kết thông qua các liên kết mạnh. Các phòng thí nghiệm học thuật đã nhanh chóng nắm bắt ý tưởng này; hơn 100.000 biến thể của MOF hiện được ghi nhận tại Trung tâm Dữ liệu Tinh thể học Cambridge, một cơ sở chuyên thu thập dữ liệu cấu trúc phân tử. Và theo phân tích của Nature, có hơn 100.000 bài báo học thuật về vật liệu này (xem ‘Bài báo về khung kim loại-hữu cơ’).
(Nature như trên. Courtesy)
“Những người đoạt giải năm nay… đã tìm ra cách tạo ra vật liệu, những vật liệu hoàn toàn mới, với những khoang rỗng lớn bên trong,” chủ tịch ủy ban Nobel Heiner Linke, một nhà vật lý nano tại Đại học Lund ở Thụy Điển, phát biểu tại buổi họp báo công bố giải thưởng. “Một lượng nhỏ vật liệu như vậy gần giống như chiếc túi xách của Hermione trong Harry Potter — nó có thể chứa một lượng khí khổng lồ trong một thể tích nhỏ bé.” (Nature, 08 October 2025)
Một MOF nằm giữa ngón trỏ và ngón cái cong lại có thể có diện tích bề mặt 7.000 mét vuông trên một gam, tương đương khoảng 1,3 sân bóng đá. “Mọi người ngay lập tức nhìn thấy cơ hội sử dụng chúng cho các ứng dụng trong lưu trữ và tách khí”, Christian Doonan, một nhà hóa học tại Đại học Adelaide ở Úc, đồng thời là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong nhóm của Yaghi, cho biết.
Công trình của Yaghi “đã phát triển tính chất hóa học để có thể lấy tất cả các phân tử ra khỏi lỗ rỗng của những vật liệu này và chúng sẽ duy trì trạng thái xốp vĩnh viễn”, Doonan nói. “Đó là điều thực sự thu hút sự quan tâm của những người ngoài lĩnh vực hẹp của hóa học vô cơ. Nó đã thu hút sự quan tâm của mọi người trong tất cả các lĩnh vực nhỏ của hóa học.” (Nature 08 October 2025)
Năm 2020, Yaghi thành lập công ty Atoco, chuyên sử dụng MOF để thu giữ carbon dioxide nhằm ngăn chặn biến đổi khí hậu và thu giữ nước từ không khí để mở rộng khả năng tiếp cận nước uống. (Lớn lên ở Amman, Yaghi đã từng trải qua tình trạng khan hiếm nước: nước uống chỉ có trong vài giờ mỗi tuần.) Năm 2022, Yaghi và các cộng sự đã thử nghiệm một MOF tại Thung lũng Chết, California, và phát hiện ra rằng 1 kg (2,2 pound) MOF có thể chiết xuất 114–210 gram (4–7,4 ounce) nước mỗi ngày từ không khí khô.
Yaghi là đồng tác giả của cuốn Introduction to Reticular Chemistry: Metal-Organic Frameworks and Covalent Organic Frameworks (2019, cùng với Markus J. Kalmutzki và Christian S. Diercks). Năm 2010 ông đã nhận được Centenary Prize của Hội Hóa học Hoàng gia, RSC, và năm 2018 Giải thưởng Wolf về Hóa học (cùng với Fujita Makoto).
Về khung kim-cơ, xin xem thêm bài viết tiếng Việt:
Nguyễn Xuân Xanh
