Нобелов лауреат твърди: материалите, които ще определят следващия век, вече съществуват

Ако погледнем назад в историята, цивилизациите често са били определяни от материалите, които са използвали. Камъкът е дал името на една епоха, бронзът – на друга, а днес живеем в свят, доминиран от силиция, микрочиповете и цифровите технологии. Но според Omar Yaghi, носител на Нобелова награда за химия, следващата голяма трансформация вече е започнала – и тя идва от напълно нов клас материали.

Ученият от Калифорнийския университет в Бъркли е сред пионерите на така наречените метал-органични рамки (MOFs) и техните родствени структури – ковалентните органични рамки (COFs). Това са кристални материали с на пръв поглед обикновен външен вид, но с изключително свойство: вътрешната им структура е толкова пореста, че няколко грама от тях притежават вътрешна повърхност, сравнима с площта на футболно игрище.

Материал, който е „по-голям отвътре, отколкото отвън“

Още в края на 90-те години Яги и екипът му успяват да синтезират един от първите такива материали – MOF-5, базиран на цинк. Той поставя началото на цяла научна област, известна като ретикуларна химия – дисциплина, която се занимава с прецизното „проектиране“ на материали атом по атом, така че техните свойства да бъдат предварително зададени.

Именно за тази работа Яги получи Нобелова награда през 2025 г. – признание не само за конкретно откритие, а за цяла философия в химията: идеята, че материалите на бъдещето могат да бъдат конструирани, а не просто откривани.

От вода в пустинята до борба с климатичните промени

Причината тези материали да предизвикват толкова голям интерес далеч не е академична. Благодарение на огромния си брой микроскопични пори, MOFs и COFs могат да „улавят“ други молекули по изключително ефективен начин. Това ги прави подходящи за задачи, които доскоро звучаха като научна фантастика.

Един от най-обещаващите примери е извличането на питейна вода директно от сух въздух – включително в пустинни райони, където липсват традиционни водоизточници. Други приложения включват улавяне на въглероден диоксид от атмосферата, съхранение на газове, филтриране на токсични вещества и дори нови подходи за енергийно съхранение.

Според Яги именно тук се крие истинският потенциал на тези „супер-гъби“ – не просто като лабораторна любопитност, а като ключов инструмент за справяне с глобални проблеми като климатичните промени, недостига на ресурси и енергийната сигурност.

Новата епоха на материалите?

„Всяка голяма технологична революция е започвала с материал“, смята Яги. Камъкът е позволил оръдията на труда, бронзът – оръжията и градовете, силицият – компютрите и интернет. По същия начин метал-органичните рамки може да се окажат основата на нова индустриална и екологична трансформация през XXI век.

Работата по тези материали продължава с пълна сила, а учените вече експериментират с хиляди различни комбинации, всяка със свои уникални свойства. Ако прогнозите на Нобеловия лауреат се сбъднат, бъдещите поколения може би ще учат не само за Силициевата епоха, а и за началото на ерата на „умните“ порести материали – създадени не от природата, а от човешкия разум.