रसायनशास्त्रातील नोबेल 2025 : ‘मेटल-ऑर्गॅनिक फ्रेमवर्क्स’ने पदार्थांच्या व्याकरणाला दिले नवे रूप

🔸️ मेटल-ऑर्गॅनिक फ्रेमवर्क्स (MOFs) : पदार्थांचा नवा युगप्रवर्तक
➤ MOFs या छिद्रयुक्त स्फटिकरचना धातू आयन व सेंद्रिय लिंकर्सच्या संयोजनातून तयार होतात.
➤ या संरचनांमध्ये प्रचंड अंतर्गत पृष्ठभाग क्षेत्र असते, ज्यामुळे त्यांचा वापर अनेक क्षेत्रांत होऊ शकतो.
➤ त्यांच्या रिक्त पोकळ्यांचा वापर —
▪️ हरितगृह वायू अडकवण्यासाठी
▪️ हवेतून पिण्याचे पाणी गोळा करण्यासाठी
▪️ हायड्रोजन व मिथेनसारख्या स्वच्छ इंधनांच्या साठवणुकीसाठी केला जाऊ शकतो.
➤ हवामानबदल व संसाधनांच्या टंचाईच्या पार्श्वभूमीवर MOFs हे रसायनशास्त्राच्या टिकाऊपणाच्या पुनर्कल्पनेचे प्रतीक बनले आहेत.

🔸️ ऐतिहासिक पार्श्वभूमी : 1980 पासूनची सुरुवात
➤ 1980च्या दशकात रिचर्ड रॉबसन (Melbourne University) यांनी नैसर्गिक रचनांऐवजी मॉलिक्युलर आर्किटेक्चर डिझाइन करता येईल का यावर प्रयोग सुरू केले.
➤ त्यांनी कॉपर आयन्स व नायट्राइल ग्रुप असलेल्या सेंद्रिय संयुगाचे मिश्रण केले, ज्यामुळे स्वतःहून डायमंडसदृश स्फटिक रचना तयार झाली — ती रिकाम्या पोकळ्यांनी परिपूर्ण होती.
➤ या अभूतपूर्व संशोधनाने नवीन साधनांचा विकास केला, ज्यायोगे MOFs आणखी विविध आकार आणि संरचनांमध्ये येऊ शकले.

🔸️ सुसुमु कितागावा यांचे योगदान (1990s)
➤ जपानमध्ये सुसुमु कितागावा यांनी 1997 मध्ये कोबाल्ट, निकेल, झिंक आयन व बायपायरिडिन लिंकर्सने 3D फ्रेमवर्क तयार केले.
➤ पाणी काढल्यानंतरही ही फ्रेमवर्क रचना कायम राहिली आणि गॅसेसचे साठवण व मुक्तता नियंत्रितपणे शक्य झाली.
➤ 1998 मध्ये त्यांनी ‘श्वसन करणारे’ (breathing) MOFs सुचवले — अशी रचना जी अणुंच्या ये-जाीनुसार लवचिकतेने कार्य करते.
➤ त्यांच्या कामाने शास्त्रज्ञांच्या कल्पनारम्यतेला एक नवा आयाम दिला, परिणामी अनेक नवे प्रयोग व शोध घेण्याची प्रोत्साहितता मिळाली.

🔸️ ओमर याघी आणि रेटिक्युलर केमिस्ट्रीचा उदय (अमेरिका)
➤ पारंपरिक ट्रायल-अँड-एरर पद्धतीवर नाराज असलेल्या ओमर याघी यांनी रेटिक्युलर केमिस्ट्री विकसित केली — पूर्वनिर्धारित घटकांपासून सुसंघटित नेटवर्क्स तयार करण्याची पद्धत.
➤ 1995 मध्ये त्यांनी दोन-आयामी मजबूत फ्रेमवर्क्स तयार केली.
➤ 1999 मध्ये त्यांनी MOF-5 विकसित केले — झिंकवर आधारित घनाकार रचना, ज्यात अत्यंत स्थिरता व विशाल पृष्ठभाग होता.
➤ काही ग्रॅम MOF-5 मध्ये एका फुटबॉल मैदानाएवढे अंतर्गत क्षेत्रफळ सामावले होते, हे एक विलक्षण वास्तव होतं.
➤ याघी यांच्या पद्धतीमुळे MOFs च्या संपूर्ण कुटुंबांची योजनाबद्ध निर्मिती शक्य झाली, ज्यामुळे रसायनशास्त्रासाठी एक नवी दिशा खुली झाली.

🔸️ पदार्थांचे ‘नवे व्याकरण’ : संशोधनापासून उद्योगापर्यंत
➤ रॉबसन, कितागावा व याघी यांनी MOFs चे वैज्ञानिक व्याकरण विकसित केले, ज्यामुळे जगभरातील संशोधकांनी हजारो प्रकारचे MOFs तयार केले.
➤ यातील काही MOFs आता औद्योगिक रिअॅक्टर्स, सेमीकंडक्टर उत्पादन, ऊर्जा साठवण व फिल्ट्रेशन सिस्टम्समध्ये वापरले जात आहेत.
➤ यामुळे रसायनशास्त्रातील प्रक्रिया अधिक कार्यक्षम व पर्यावरणाद्वारे अनुकूल बनल्या आहेत, जेणेकरून नवीन औषधांच्या निर्माणात, जलशुद्धीकरणात व ऊर्जा व्यवस्थापनात आहे.

🔸️ भविष्याचे आव्हान व संधी
➤ MOFs चे खऱ्या जगातील परिस्थितीत दीर्घकालीन टिकाव वाढवणे हे अजूनही संशोधनाचे मुख्य लक्ष्य आहे.
➤ मोठ्या प्रमाणावर स्वस्त उत्पादन, तसेच बॅटरी, कॅटॅलिटिक फिल्टर्स व पर्यावरणीय प्रणालींमध्ये समाकलन यासाठी अचूक अभियांत्रिकी आवश्यक आहे.
➤ MOFs मुळे रिक्त अवकाशही तितक्याच अचूकतेने डिझाइन करता येतो जितक्या अचूकतेने घन पदार्थ डिझाइन होतात — हे या नोबेल पुरस्काराचे दूरदृष्टीपूर्ण वैशिष्ट्य आहे.
➤ भविष्यात, MOFsच्या अभियांत्रिकीकडून आणखी नवे विचार व प्रयोग झालेले पाहिले जातील, ज्यामुळे नवीन स्पर्धात्मक सामग्री व तंत्रे उभी राहतील.

🔸️ एकूण महत्त्व
➤ या तिघा शास्त्रज्ञांनी अणु-अणूंमधील जागा कल्पकतेने घडवण्याची क्षमता सिद्ध केली.
➤ त्यांनी केवळ पदार्थांसाठीच नव्हे तर मानवी कल्पनाशक्तीसाठीही नवे दालन उघडले, अणु-बद्ध सामग्रीच्या क्षेत्रात एक नवा वसा समर्पित केला.
➤ MOFs च्या संशोधनाने रसायनशास्त्राच्या जगात नवीन शक्यता निर्माण केल्या आहेत, ज्या पुढील शाश्वत विकासासाठी महत्त्वपूर्ण ठरू शकतात.