2025年ノーベル化学賞：「パズルのおもちゃ」から世紀の材料へ

2025年のノーベル化学賞は、砂漠での水分捕捉、CO₂の貯蔵から体内への薬剤送達まで、幅広い用途が期待される革新的な多孔質材料である金属有機構造体（MOF）の開発を先導した3人の科学者に授与されました。

10月8日、ストックホルムのスウェーデン王立科学アカデミーで行われた発表式典で、​​2025年のノーベル化学賞を受賞した3人の科学者がスクリーンに映し出された。写真：ロイター

10月8日、ストックホルム（スウェーデン）で、北川進氏（74歳、京都大学、日本）、リチャード・ロブソン氏（88歳、メルボルン大学、オーストラリア）、オマール・M・ヤギ氏（60歳、カリフォルニア大学バークレー校、米国）の3人の科学者が第117回ノーベル化学賞を受賞した。

彼らの業績は、知的野心、研究への粘り強さ、そして国境を越えた科学的協力の力の美しい物語を物語っています。

多目的フォーム材料の応用

受賞作品は「金属有機構造体（MOF）の開発」と題されています。この構造では、金属イオンが基盤として機能し、炭素ラジカルを含む長い有機分子が結合しています。この組み合わせにより、大きな空洞を持つ結晶、すなわち特異な特性を持つ多孔質材料が生み出されます。

化学者は、構成要素を微調整することで、特定の物質を捕捉して保存したり、化学反応を促進したり、電気を伝導したりする MOF を設計できます。

「金属有機構造体は大きな可能性を秘めており、多くの新しい機能を備えたカスタマイズされた材料を作成するための前例のない機会を切り開く」とノーベル化学委員会のハイナー・リンケ委員長は授賞式で述べた。

3 人の科学者による先駆的な発見から、研究者たちは何万種類もの MOF を開発し、科学技術に無数の方向性をもたらしました。

物語は1989年、メルボルン大学（オーストラリア）のリチャード・ロブソン教授が化学構造を作り出す新しい方法を試した時に始まります。

彼は、正に帯電した銅イオンと、各腕の先端に銅イオンを引き付ける化学基を持つ4本の腕を持つ分子を組み合わせました。その結果、無数の空洞を持つダイヤモンドのように、整然とした空間構造を持つ結晶が生まれました。

その後、ロブソン氏とその同僚は「ロッド・ノード」原理を考案し、中空の配位ネットワークを構築することで、金属有機構造体を所望の形状に設計する道を開きました。しかし、初期の構造は不安定で崩壊しやすく、これが初期段階における最大の障害でした。

3大陸を一つの突破口に

しかし、北川進とオマール・ヤギという二人の科学者がこの手法に確固たる基盤を与えました。彼らは1992年から2003年にかけて、一連の革新的な発見を成し遂げました。

京都大学（日本）の北川教授は、中空の有機結晶は中に何も入っていないと崩壊するという、1997年以前の一般的な考えを覆しました。

彼は、多孔質でありながら強固な有機金属ハイブリッド構造を作製することが可能であり、これらの構造にガスが流入・流出できることを実証しました。また、人間の肺のように、吸着した分子に応じてMOFが膨張・収縮する能力を表現し、「呼吸するMOF」という造語も提唱しました。

若い大学院生であり、将来教授になるヤギは、なぜ材料化学が「振って焼く」だけに限られているのか疑問に思いました。そこから彼は、分子ブロックをジグソーパズルのように「縫い合わせる」ことで、設計通りの結晶格子を作り出すというアイデアを思いつきました。

この考えは「網状化学」の基礎となり、この新素材にMOFという名称をつけたのも彼です。彼は理論設計を発展させ、巨大な表面積と高い安定性を備えた古典的な材料MOF-5を生み出しました。

研究室での不眠不休の日々、結晶のひび割れ、そして数え切れないほどの失敗を経て、ロブソン氏はMOFの基礎を築きました。北川氏は柔軟な多孔性を実証し、ヤギ氏はその手法と言語を体系化し、科学界が製造業や生活への応用を拡大し続けることを支援しました。

3大陸で別々に研究しているにもかかわらず、この化学界の3人の巨人は数十年にわたり同僚であり親しい友人であり、1989年以来互いの研究の進歩を補完し合ってきました。

ノーベル化学委員会の委員オロフ・ラムストロム氏は、今回の発見をハリー・ポッターの本に出てくる「ハーマイオニー・グレンジャーの魔法のバッグ」に例え、外側は小さいが、中には世界全体を収容できるほど大きいと述べた。

初期の数十年にわたる研究が、今日の権威あるノーベル賞の受賞へと繋がりました。MOFの物語は、もちろん始まったばかりです。

(a) MOF形成プロセス; (b) MOFへのガスまたは他の物質の吸着プロセス - データ: SPRINGER; データ: TV

研究室から生活へ

MOFは現在、生産現場や日常生活で広く利用されています。ノーベル委員会が挙げた用途に加え、この材料は二酸化炭素を貯蔵して有用な有機化合物に変換したり、体内で薬剤を放出したり、化学反応を触媒したり、さらにはエチレンを捕捉して果物の熟成を遅らせたりすることも可能です。

これらの例は、MOF が基礎研究のための「優れた」多孔質材料であるだけでなく、エネルギー、環境、バイオメディカルの重要な技術プラットフォームでもあり、生活の質の向上に貢献していることを示しています。

ベトナムでは、多くの大学や科学研究所の研究グループが、触媒、ガス貯蔵、薬剤放出といった分野にMOFを応用しています。これは、国内の科学者が先端技術のトレンドに遅れを取らないことを示しています。

今後数年間で、MOF は半工業プロセスに導入され、集水装置、CO₂ 回収、吸着カラム、微細ろ過膜に統合されるでしょう。

今後 5 ～ 10 年で、安全な水素貯蔵、選択的分子分離、高感度環境センシング、グリーン化学触媒などの用途で MOF をオンデマンドで設計できるようになると予想されており、エネルギーコストの削減、排出量の削減、新世代のフレームワーク材料市場の開拓につながります。

人工知能の急速な発展に伴い、AI が他の多くの分野で高い応用価値を持つ MOF の作成を促進することも不可能ではありません。

オマール・ヤギ教授とVNU-HCMにおける彼の功績

ヤギ教授は2010年にVNU-HCMのキャンパスを訪問しました - 写真: DPCC

設立から発展までの30年間、VNU-HCMは常に多くの国際的な専門家や科学者から貴重な交友を得てきました。彼らは経営、研究、革新において素晴らしい教訓をもたらしてくれた誠実で献身的な友人です。

特に、金属有機構造体（MOF）の分野で世界をリードする科学者であるオマール・M・ヤギ教授（カリフォルニア大学バークレー校 - UCB）は、VNU-HCMに大きな足跡を残しました。

厳格でありながらも刺激的な研究スタイルで、教授は多くの具体的な成果の達成に貢献するだけでなく、学校の意識と科学研究文化の再構築にも貢献しています。

協力のプロセスから、VNU-HCM は貴重な教訓を得ました。規律と情熱:科学研究には真剣さ、強い情熱、標準的な実験室規律が必要です。優れた品質: すべての研究は国際基準を満たし、最も権威のある雑誌にのみ掲載されなければなりません。才能と待遇:科学者は、一流のアドバイザー、適切な研究環境、および「市場価値」に見合った体制によってサポートされなければなりません。応用性:基礎研究であっても、応用して資金を獲得できることを目指す必要があります。これは、ヤギ教授自身が VNU-HCM で直接行ったことです。人間性と厳格さ:専門知識には厳格ですが、親切で親密で、常に共有する用意があります。

2022年、オマール・M・ヤギ教授はVinFuture賞を受賞しましたが、さらに大きな意義は、若い世代の科学者の育成、卓越センター（CoE）の構築、専門的な研究と知識への献身の精神の普及に至るまで、彼が残した価値観にあります。

ファン・タン・ビン准教授（元ベトナム国立大学ホーチミン校長）

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准教授、グエン・タイン・ビン博士 - リリー・グエン

出典: https://tuoitre.vn/nobel-hoa-hoc-2025-tu-do-choi-xep-hinh-den-vat-lieu-the-ky-20251008222351112.htm