2025年10月8日北京時間17時45分ごろ、2025年のノーベル化学賞は北川進（Susumu Kitagawa）、リチャード・ロブソン（Richard Robson）、オマール・M・ヤジ（Omar M.Yaghi）の3人の科学者に授与され、金属有機フレームワーク開発分野での貢献を表彰した。彼らが創造した構造——金属有機フレーム（metal-organic frameworks、MOF）——巨大な穴を含み、分子はその中に出入りすることができる。研究者は砂漠の空気から水分を収集し、水中の汚染物を抽出し、二酸化炭素を捕獲し、水素を貯蔵している。

MOF：魅力的で非常に広い「ワンルームマンション」

ノーベル賞が発表され、金属有機フレーム（MOF）がスポットライトの下に立った。ノーベルは比喩的にそれを形容した：魅力的で非常に広い「ワンルームマンション」。金属有機フレーム材料は、二酸化炭素を捕捉し、水中からパーフルオロアルキル物質（PFAS）を分離し、人体内に薬物を送達したり、猛毒ガスを処理したりするための構造を有する非常に実用的である。一部の材料は果物から放出されたエチレンガスを吸着し、成熟過程を遅らせることができる。分解可能な環境に抗生物質が残っている酵素を包むことができるものもあります。現在、化学者たちはすでに数万の異なるMOF材料を設計することができ、それによって多くの斬新な化学奇跡の誕生を推進した。

「金属有機フレームワークには大きな潜在力があり、新しい機能を持つカスタマイズ材料の実現にチャンスをもたらしている」とノーベル化学委員会のハイナ・リンク会長は述べた。

オマール・M・ヤジ（Omar M.Yaghi）と彼のMOF探索の旅

オマール・M・ヤジ（Omar M.Yaghi）は、1965年ヨルダン・アンマン生まれ。1990年に米イリノイ大学エバナ・シャンパーニュ校で博士号を取得。米アリゾナ州立大学助教授、ミシガン大学、カリフォルニア大学ロサンゼルス校教授を経て、2012年にカリフォルニア大学バークレー校に移り、現在はジェームズとNeeltje Treter化学教授を務めている。彼はバークレー世界科学研究所の創始所長だ。アギは網状化学の分野を開拓し、強い結合によって分子構築ブロックを縫合して開放的なフレームを形成することに関連している。彼の仕事はMOFの設計、合成、応用、普及である。

1999年、アジーはMOF-5を世界に展示し、金属有機フレームの発展に次のマイルストーンを樹立した。この材料の立方空間には巨大な表面積が隠されている。数グラムのMOF-5の表面積はサッカー場に相当し、ゼオライトよりも多くのガスを吸収できることを意味している。

オマール・アギは2002年と2003年に金属有機フレームの下地に最後のレンガを積み上げた。彼はMOFを合理的な方法で修飾し、変化させ、異なる性質を与える可能性を示した。彼の仕事の1つは、元の材料よりも穴が大きいか小さい16種類のMOF-5のバリエーションを製造することです。その後、金属有機フレームが世界を席巻した。

アギ教授の仕事中のMicromeriticsの姿

多孔質材料とフレーム化学の最前線研究において、材料の比表面積、孔径分布とガス吸着性能を正確に特徴づけることは、材料設計と応用の突破を推進する鍵である。私たちは幸いにもアジー教授とそのチームの多くの創始的な仕事の中でMicromeriticsの異なる型番の比表面と孔径分析器の姿を見た。それはマイク製品を用いて合成された共有結合有機フレームワークと金属有機フレームワーク材料の性能を評価し、材料の構造検証と機能開発に堅固なデータ支持を提供した。

Nature Chemistryに発表された研究では、アジー教授チームはMicromeritics ASAP 2020を用いてCOF-10、COF-102などの材料にアンモニア吸着試験を行い、アンモニア捕獲能力と循環安定性を明らかにした。この計器は77 KでNガリウム吸着分析を完成し、材料の細孔比表面積を正確に計算し、NLDFTモデルと結合して細孔径分布を分析し、COF材料の異なるガス環境下での吸着行為を理解するために重要な根拠を提供した。

*DOI：10.1038/nchem.548論文の一部内容抜粋

Scienceに発表された高配位共有有機フレームワークに関する別の研究では、アギレータチームはMicromeritics 3 FlexとASAP 2420を用いてBP-COFシリーズの材料の77 Kと87 KでのNガリウム、Ar、HガリウムとCOガリウムの吸着等温線を測定し、DFT理論モデルを結合してその孔径構造と比表面積を正確に解析した。これらのデータは理論シミュレーションの構造モデルを検証するだけでなく、水素貯蔵、二酸化炭素捕集などのエネルギーと環境への応用を後続的に探索するための基礎を築いた。

*DOI：10.1126/science.abd 6406論文の一部内容抜粋

また、Nature Waterが報告したMOF-303基大気水収集器の研究において、アジー研究チームは同様にMicromeritics ASAP 2420を用いてMOF-303とその複合粒子にNタンパ吸着分析を行い、その高い比表面積と多孔質構造を確認し、その高効率吸水-放水メカニズムを理解するために重要な構造パラメータを提供した。

*doi.org/10.1038/s 44221-023-00103-7論文の一部内容抜粋

Micromeriticsのフルライン製品はその高精度、多機能と信頼性で、新型多孔質材料を開発する過程でのアキー教授の極めてチームの信頼できるツールとなっている。ガス吸着から水蒸気捕捉、構造特性評価から性能最適化まで、これらの機器はエネルギー、環境、水資源などの分野での重大な突破に堅固な実験保障を提供し、フレーム化学の実験室から実用化に向けた「データエンジン」である。