Nobel Prize in Chemistry 2025
They have created new rooms for chemistry
Susumu Kitagawa, Richard Robson and Omar M. Yaghi are awarded the Nobel Prize in Chemistry 2025 for the development of a new type of molecular architecture. The constructions they created – metal–organic frameworks – contain large cavities in which molecules can flow in and out. Researchers have used them to harvest water from desert air, extract pollutants from water, capture carbon dioxide and store hydrogen.
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2025/popular-information
日 31번째 노벨상 받았다…생리의학상 이어 화학상
키타가와 스스무 일본 교토대 교수, 리차드 롭손 호주 멜버른대 교수,
오마르 야기 미국 버클리캘리포니아대 교수
그들은 화학을 위한 새로운 방을 만들었습니다.
기타가와 스스무 , 리처드 롭슨 , 오마르 M. 야기는 새로운 유형의 분자 구조를 개발한 공로로 2025년 노벨 화학상을 수상했습니다. 이들이 개발한 금속-유기 골격 구조는 분자가 드나들 수 있는 큰 공간을 포함하고 있습니다. 연구자들은 이 구조를 이용하여 사막 공기에서 물을 얻고, 물에서 오염 물질을 추출하고, 이산화탄소를 포집하고, 수소를 저장해 왔습니다.
매력적이고 널찍한 스튜디오 아파트는 물 분자로서의 당신의 삶을 위해 특별히 설계되었습니다. 부동산 중개인은 최근 수십 년 동안 전 세계 연구소에서 개발된 금속-유기 구조체 중 하나를 이렇게 설명할 것입니다. 이러한 유형의 다른 구조물들은 이산화탄소 포집, 물에서 PFAS 분리, 체내 약물 전달 또는 극심한 독성 가스 관리를 위해 맞춤 제작되었습니다. 어떤 구조물들은 과일에서 에틸렌 가스를 포집하여 과일의 숙성을 늦추거나, 환경 중 항생제의 흔적을 분해하는 효소를 캡슐화할 수 있습니다.
과학에서 흔히 그렇듯, 2025년 노벨 화학상 이야기는 고정관념을 깨는 누군가로부터 시작됩니다. 이번에는 학생들이 막대와 공으로 분자를 만드는 고전적인 화학 수업을 준비하는 과정에서 영감을 얻었습니다.
분자의 간단한 나무 모형이 아이디어를 생성합니다.
1974년이었습니다. 호주 멜버른 대학교에서 강의하던 리처드 롭슨은 학생들이 분자 구조를 만들 수 있도록 나무 공을 원자 모형으로 만드는 과제를 받았습니다. 이를 위해 그는 대학의 작업실에서 나무 공에 구멍을 뚫어야 했습니다. 그래야 나무 막대, 즉 화학 결합이 원자에 부착될 수 있었기 때문입니다. 하지만 구멍은 무작위로 배치할 수 없었습니다. 탄소, 질소, 염소와 같은 각 원자는 특정한 방식으로 화학 결합을 형성했습니다. 롭슨은 구멍을 뚫어야 할 위치를 표시해야 했습니다.
작업장에서 나무 공을 돌려주자, 그는 몇 가지 분자를 조립해 보았습니다. 그때 그는 깨달음을 얻었습니다. 구멍의 위치에는 엄청난 양의 정보가 담겨 있었습니다. 구멍의 위치 덕분에 모형 분자는 자동으로 정확한 형태와 구조를 갖게 되었습니다. 이 통찰은 그의 다음 아이디어로 이어졌습니다. 개별 원자가 아닌, 원자의 고유한 특성을 활용하여 서로 다른 유형의 분자를 연결한다면 어떤 일이 일어날까요? 새로운 유형의 분자 구조를 설계할 수 있을까요?
롭슨은 혁신적인 화학 창조물을 만들어냅니다.
롭슨이 매년 신입생을 가르치기 위해 나무 모형을 꺼낼 때마다 똑같은 생각이 떠올랐습니다. 하지만 10년 넘게 지나서야 실험하기로 결심했습니다. 그는 다이아몬드의 구조에서 영감을 받아 매우 간단한 모형을 만들었습니다. 다이아몬드의 각 탄소 원자는 네 개의 다른 탄소 원자와 결합하여 작은 피라미드를 형성합니다(그림 2). 롭슨의 목표는 비슷한 구조를 만드는 것이었지만, 그의 목표는 양전하를 띤 구리 이온인 Cu + 를 기반으로 하는 것이었습니다 . 탄소처럼 구리 이온도 주변에 네 개의 다른 원자가 있는 것을 선호합니다.
그는 구리 이온을 네 개의 팔을 가진 분자, 즉 4′,4″,4”',4””-테트라시아노테트라페닐메탄 과 결합시켰습니다 . 복잡한 이름은 기억할 필요는 없지만, 각 팔 끝에 있는 분자에는 양전하를 띤 구리 이온에 끌리는 니트릴 이라는 화학 작용기가 있다는 점이 중요합니다(그림 2).
1989년, 롭슨은 미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society) 에 혁신적인 화학 물질을 발표했습니다 . 이 논문에서 그는 미래에 대한 예측을 제시하며, 이것이 새로운 소재를 만드는 방법을 제시할 수 있다고 주장합니다. 그는 이러한 소재들이 이전에는 볼 수 없었던 잠재적으로 유익한 특성을 가질 수 있다고 썼습니다.
결국 그는 미래를 예견했던 것이다.
롭슨은 화학에 선구자적 정신을 불어넣습니다.
그의 선구적인 연구가 발표된 다음 해에, 롭슨은 다양한 물질로 채워진 공동을 가진 여러 가지 새로운 유형의 분자 구조를 제시했습니다. 그는 그중 하나를 사용하여 이온을 교환했습니다. 그는 이온으로 채워진 구조를 다른 종류의 이온이 포함된 유체에 담갔습니다. 그 결과, 이온의 위치가 바뀌었고, 이는 물질이 구조 안팎으로 흐를 수 있음을 보여주었습니다.
롭슨은 자신의 실험을 통해 합리적 설계를 통해 특정 화학 물질에 최적화된 넓은 내부 공간을 가진 결정을 구축할 수 있음을 보여주었습니다. 그는 이 새로운 형태의 분자 구조가 올바르게 설계된다면, 예를 들어 화학 반응을 촉진하는 데 사용될 수 있다고 제안했습니다.
그러나 롭슨의 구조물은 상당히 불안정했고 쉽게 무너졌습니다. 많은 화학자들은 쓸모없다고 생각했지만, 어떤 화학자들은 그가 무언가를 알아차렸다는 것을 알아차렸고, 그들에게 미래에 대한 그의 아이디어는 선구자적인 정신을 일깨워 주었습니다. 그의 비전에 든든한 토대를 마련해 준 사람은 스스무 키타가와와 오마르 야기였습니다. 1992년과 2003년 사이에 그들은 각자 획기적인 발견을 잇따라 이루어냈습니다. 1990년대부터 일본 킨다이 대학교에서 연구하던 키타가와부터 시작해 보겠습니다.
키타가와의 모토: 쓸모없는 것도 유용하게 될 수 있습니다
기타가와 스스무는 연구 경력 내내 "쓸모없는 것의 유용성"을 보려고 노력하는 중요한 원칙을 지켜왔습니다. 어린 시절, 그는 노벨상 수상자인 유카와 히데키 의 책을 읽었습니다 . 유카와는 책에서 고대 중국 철학자 장자를 언급하며, 우리가 유용하다고 믿는 것에 대해 의문을 제기해야 한다고 말했습니다. 비록 당장 이익을 가져다주지 않더라도, 그것은 여전히 가치 있는 것으로 판명될 수 있습니다.
키타가와는 이 새로운 건축 기술을 계속 실험하고 싶어 했지만, 연구비를 신청했을 때 연구 지원 기관들은 그의 야망에 특별한 의미가 없다고 생각했습니다. 그가 만든 재료는 불안정하고 용도가 없었기 때문에 그의 제안 중 상당수가 거부되었습니다.
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![[멍청대전] 이재명 정청래 찌라시](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhvj8NLPYJ1gEisr6Ot9i-Yl14SuFAj6-b7TFzqN-3IklvY01O5sL4dR5Kpqn9rJXoIyVQWvDlZw6iIGuI1sZID_ZeNsyTL72bBrNXaTM6JrNLm5GZjjK5wEgNILRV3mPG02G-KlMaCXHXxHZgC5XFrSOMDw6Qm802sOv9WIy187fs3FSisLSS-6LYgSVQ/w72-h72-p-k-no-nu/ttt.jpg)
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