STOCKHOLM – Drie wetenschappers hebben woensdag de Nobelprijs voor de Scheikunde gewonnen voor hun ontwikkeling van nieuwe moleculaire structuren die grote hoeveelheden gas binnenin kunnen vasthouden, waardoor de basis wordt gelegd om mogelijk broeikasgassen uit de atmosfeer te zuigen of vocht uit woestijnomgevingen te oogsten.
Heiner Linke, voorzitter van de commissie die de prijs uitreikte, vergeleek de structuren die metaal-organische raamwerken worden genoemd met de schijnbaar bodemloze magische handtas die Hermelien Griffel droeg in de Harry Potter-serie. Een ander voorbeeld zou de betoverde tapijttas van Mary Poppins kunnen zijn. Deze containers zien er van buiten klein uit, maar kunnen verrassend grote hoeveelheden binnenin bevatten.
Aanbevolen video’s
De commissie zei dat Susumu Kitagawa, Richard Robson en Omar M. Yaghi werden geëerd voor ‘baanbrekende ontdekkingen’ die ‘kunnen bijdragen aan het oplossen van enkele van de grootste uitdagingen van de mensheid’, van vervuiling tot waterschaarste.
Robson, 88, is verbonden aan de Universiteit van Melbourne in Australië. Kitagawa, 74, werkt bij de Japanse Universiteit van Kyoto, en Yaghi, 60, werkt bij de Universiteit van Californië, Berkeley.
Het werk dat in 2025 de Nobelprijs voor de Scheikunde won
De scheikundigen werkten afzonderlijk van elkaar, maar droegen decennialang bij aan elkaars doorbraken, te beginnen met het werk van Robson in de jaren tachtig.
De wetenschappers waren in staat stabiele atomaire structuren te bedenken die gaten van specifieke afmetingen bewaarden waardoor gas of vloeistof in en uit kon stromen. De gaten kunnen worden aangepast aan de grootte van specifieke moleculen die wetenschappers of ingenieurs op hun plaats willen houden, zoals water, koolstofdioxide of methaan.
“Dat niveau van controle is vrij zeldzaam in de scheikunde”, zegt Kim Jelfs, een computationeel scheikundige aan het Imperial College London. “Het is echt efficiënt voor het opslaan van gassen.”
Een relatief klein deel van de structuur – die metalen knooppunten en organische staven combineert, een beetje zoals de verwisselbare bouwstukken in Tinker Toys – creëert veel georganiseerde gaten en een enorme hoeveelheid oppervlakte binnenin.
Jelfs zei bijvoorbeeld dat een paar gram moleculair organisch raamwerk net zoveel oppervlakte kan hebben als een voetbalveld, en dat alles kan worden gebruikt om gasmoleculen op hun plaats te houden.
“Als je giftige gassen kunt opslaan,” zei Dorothy Phillips, president van de American Chemical Society, “kan dat helpen de mondiale problemen aan te pakken.”
Waarom het werk ertoe doet
Tegenwoordig onderzoeken onderzoekers over de hele wereld mogelijkheden, waaronder het gebruik van de raamwerken om broeikasgassen uit de atmosfeer en vervuiling van industriële locaties te verwijderen. Een andere mogelijkheid is om ze te gebruiken om vocht uit de woestijnlucht te halen, en misschien om op een dag te zorgen voor schoon drinkwater in droge omgevingen.
Wetenschappers onderzoeken ook het gebruik van de structuren voor gerichte medicijnafgifte. Het idee is om ze te vullen met medicijnen die langzaam in het lichaam vrijkomen.
“Het zou een betere manier kunnen zijn om voortdurend lage doses toe te dienen”, zoals bij kankermedicijnen, zegt David Pugh, een chemicus aan King’s College London.
Het onderzoek “zou in veel sectoren echt heel waardevol kunnen zijn”, zei hij. Maar “er zijn nog steeds uitdagingen als je dat van het laboratorium naar de echte wereld vertaalt.” Veel van de structuren slaan bijvoorbeeld het meeste gas en vloeistof op in omgevingen met zeer lage temperaturen en hoge druk, zei hij.
Tegenwoordig worden metaal-organische raamwerken al op een aantal verrassende manieren gebruikt, onder meer als onderdeel van verpakkingsmateriaal om fruit vers te houden over lange transportroutes, door geleidelijk chemicaliën vrij te geven die het rijpingsproces vertragen.
De reacties van de winnaars
Yaghi hoorde dat hij woensdag had gewonnen toen hij van San Francisco naar Brussel reisde. Terwijl hij zijn bagage pakte en zich klaarmaakte om in Frankfurt over te stappen, begon zijn telefoon te zoemen met een telefoontje uit Zweden.
“Je kunt je niet voorbereiden op zo’n moment”, zei hij op een persconferentie. “Het gevoel is onbeschrijfelijk, maar het is absoluut spannend.”
Toen zijn telefoon ging, was Kitagawa aanvankelijk sceptisch. Hij zei dat hij ‘nogal bot’ antwoordde, omdat hij dacht dat het een telemarketinggesprek moest zijn.
“Het was zo’n grote prijs, dus ik dacht: ‘Is het echt waar?'”, herinnerde hij zich tijdens een persconferentie aan de Universiteit van Kyoto. “Toen een van de experts aan de telefoon kwam en mij feliciteerde, dacht ik eindelijk dat het echt was en voelde ik me ontspannen.”
Kitagawa zei dat het onderzoek algemeen wordt erkend in de wereld van de scheikunde, maar “het is erg moeilijk om begrip te krijgen bij de gewone mensen, en ik ben blij dat ik wordt erkend.”
‘Dit is iets belangrijks dat op latere leeftijd gebeurt, als ik niet echt in staat ben om alles te doorstaan’, zei hij. “Maar hier zijn we dan.”
Nobelprijs voor de geschiedenis en andere prijzen van 2025
De scheikundeprijs 2024 werd toegekend aan David Baker, een biochemicus aan de Universiteit van Washington in Seattle, en aan Demis Hassabis en John Jumper, computerwetenschappers bij Google DeepMind, een Brits-Amerikaans onderzoekslaboratorium voor kunstmatige intelligentie gevestigd in Londen.
De drie werden beloond voor het ontdekken van krachtige technieken om nieuwe eiwitten, de bouwstenen van het leven, te decoderen en zelfs te ontwerpen. Hun werk maakte gebruik van geavanceerde technologieën, waaronder kunstmatige intelligentie, en heeft het potentieel om de manier waarop nieuwe medicijnen en andere materialen worden gemaakt te transformeren.
Maandag werd de eerste Nobelprijs voor 2025 bekendgemaakt. De prijs voor de geneeskunde ging naar Mary E. Brunkow, Fred Ramsdell en Dr. Shimon Sakaguchi voor hun ontdekkingen op het gebied van perifere immuuntolerantie.
De natuurkundeprijs van dinsdag ging naar John Clarke, Michel H. Devoret en John M. Martinis voor hun onderzoek naar de vreemde wereld van subatomaire kwantumtunneling die de kracht van alledaagse digitale communicatie en computergebruik bevordert.
De Nobelprijsaankondigingen van dit jaar gaan donderdag verder met de literatuurprijs. Vrijdag wordt de Nobelprijs voor de Vrede bekendgemaakt en komende maandag de Economieprijs.
De prijsuitreiking vindt plaats op 10 december, de verjaardag van het overlijden van Alfred Nobel, de oprichter van de prijzen. Nobel was een rijke Zweedse industrieel en de uitvinder van dynamiet. Hij stierf in 1896.
Deze versie is gewijzigd om te corrigeren dat Heiner Linke de prijswinnende ontdekkingen vergeleek met een magische tas uit de Harry Potter-serie. Een eerdere versie schreef de vergelijking toe aan Olof Ramström, een ander lid van het Nobelcomité voor Scheikunde.