기후위기대응 기여한 新분자구조 연구…노벨화학상 3인 면면(종합)

日 기타가와, 다공성 첨단소재 개발로 명성…일본에 31번째 노벨상

英 롭슨, 처음으로 금속-유기 골격체(MOF) 구조 만든 선구자

美-요르단-사우디 등 다국적자 야기, MOF의 응용 및 대중화에 기여

올해 노벨 화학상 공동 수상자 3명은 인류의 환경문제 대응에 크게 기여한 '금속-유기 골격체'(Metal-Organic Frameworks·MOF)라는 새로운 분자 구조를 연구했다.

리처드 롭슨(88·영국) 호주 멜버른대 교수가 처음 MOF 구조를 만들었고, 기타가와 스스무(北川 進·74·일본) 교토대 교수는 MOF를 유연하게 만드는 것이 가능하다는 사실을 입증했다. 오마르 M. 야기(60·미국, 요르단, 사우디아라비아 등 복수국적) 미국 버클리 캘리포니아대(UC버클리) 교수는 튼튼하고 안정적인 MOF를 만들었다.

(본문 생략, 출처 링크를 참고하세요.)

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https://twitter.com/NobelPrize/status/1975860703857680729

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(아래는 제미나이 번역입니다.)

스웨덴 왕립 과학 아카데미는 2025년 노벨 화학상 수상자로 다음 세 사람을 결정했습니다.

기타가와 스스무 (Susumu Kitagawa)

일본 교토 대학교

리처드 롭슨 (Richard Robson)

호주 멜버른 대학교

오마르 M. 야기 (Omar M. Yaghi)

미국 버클리 캘리포니아 대학교

"금속-유기 골격체 개발에 대한 공로"

그들의 분자 구조는 화학 반응을 위한 공간을 포함한다

2025년 노벨 화학상 수상자들은 기체 및 기타 화학 물질이 유입될 수 있는 넓은 공간을 가진 분자 구조물을 창출했습니다. 이 구조물들, 즉 **금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOF)**는 사막 공기에서 물을 포집하거나, 이산화탄소를 흡수하거나, 독성 기체를 저장하거나, 화학 반응을 촉매하는 데 활용될 수 있습니다.

기타가와 스스무, 리처드 롭슨, 오마르 야기는 2025년 노벨 화학상을 수상합니다. 그들은 새로운 형태의 분자 건축을 개발했습니다. 그들의 구조물에서 금속 이온은 연결점 역할을 하며, 이는 긴 **유기 분자(탄소 기반)**에 의해 연결됩니다. 금속 이온과 분자는 함께 조직화되어 큰 **공극(cavities)**을 포함하는 결정을 형성합니다. 이 다공성 물질을 **금속-유기 골격체(MOF)**라고 칭합니다. MOF를 구성하는 빌딩 블록을 변경함으로써, 화학자들은 특정 물질을 포집 및 저장하도록 MOF를 설계할 수 있습니다. MOF는 또한 화학 반응을 유도하거나 전기를 전도할 수도 있습니다.

노벨 화학 위원회 위원장인 **하이네르 링케(Heiner Linke)**는 "금속-유기 골격체는 새로운 기능을 가진 맞춤형 소재에 대한 이전에 예측하지 못한 기회를 제공하는 거대한 잠재력을 지니고 있습니다"라고 말합니다.

이 모든 것은 1989년에 리처드 롭슨이 원자들의 고유한 성질을 새로운 방식으로 활용하는 것을 시도했을 때 시작되었습니다. 그는 양전하를 띤 구리 이온을 네 개의 팔을 가진 분자와 결합시켰는데, 이 분자는 각 팔 끝에 구리 이온에 친화성을 갖는 화학 그룹을 가지고 있었습니다.

이들이 결합되었을 때, 그들은 결합하여 잘 정렬된 공간이 넓은 결정을 형성했습니다. 그것은 흡사 무수히 많은 공극으로 채워진 다이아몬드와 같았습니다.

롭슨은 자신의 분자 구조물의 잠재력을 즉시 인지했으나, 그것은 불안정하고 쉽게 붕괴되었습니다. 그러나 기타가와 스스무와 오마르 야기가 이 구축 방식에 확고한 토대를 제공했습니다. 1992년과 2003년 사이에 그들은 각각 일련의 혁명적인 발견을 이루었습니다. 기타가와는 기체가 구조물 내부와 외부로 유동할 수 있음을 입증하고 MOF가 유연성을 가질 수 있다고 예측했습니다. 야기는 매우 안정한 MOF를 합성하고, 이를 합리적인 설계를 이용하여 변형하여 새롭고 바람직한 물성을 부여할 수 있음을 보였습니다.

수상자들의 획기적인 발견 이후, 화학자들은 수만 가지의 상이한 MOF를 합성했습니다. 이들 중 일부는 물에서 PFAS를 분리하거나, 환경 내 미량의 의약품을 분해하거나, 이산화탄소를 포집하거나, 사막 공기에서 물을 채집하는 등의 응용 분야를 통해 인류가 직면한 가장 큰 난제들 중 일부를 해결하는 데 기여할 수 있습니다.

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Scientific background to the Nobel Prize in Chemistry 2025: Metal-organic frameworks (pdf)