MOF — металл-органические каркасы — называют чудо-материалами не просто так. Они похожи на губку: внутри них полно пустот, а внутренняя поверхность одного грамма MOF, если её развернуть, накроет футбольное поле. Эти структуры рождаются из области ретикулярной химии — термин придумал её пионер, химик из Беркли Омар Яги (работает и в Калифорнийском университете, и в Lawrence Berkeley Lab).
Недавно команда Яги сделала громкую вещь: MOF, который добывает воду из очень сухого воздуха. Ночью каркасы ловят молекулы воды, а утром отдают их в виде пара, который конденсируется в питьевую воду. Один фунт порошка MOF собирает около 1.3 литра воды каждые 12 часов. Системе нужно только солнце, а сами MOF можно использовать снова и снова. И это масштабируется: «Можно взять килограмм или сто килограммов, если нужно напоить деревню. Можно тысячу килограммов!» — говорит Яги.
Идея родилась в 2014 году, когда они соединили цирконий и адипиновую кислоту в структуру, которая связывает H2O. А инженеры из MIT спроектировали сам аппарат-сборщик. Сейчас Яги работает с компаниями, чтобы запустить технологию в производство, особенно для регионов, где воды всё меньше.
Вообще, Яги основал ретикулярную химию 20 лет назад. Он начал соединять металлы с органическими молекулами, чтобы лучше хранить газы и жидкости. Учёные пытались делать такое десятилетиями, но структуры почти всегда разваливались. Яги и его команда из Arizona State University справились — они создали крупные прочные кластеры.
С тех пор поле выросло невероятно. Сегодня существует около 20 000 разных видов MOF, и их становится всё больше. «Мы создали химические структуры, которых раньше не было, в таких количествах и разнообразии, каких не видел ни один класс материалов», — говорит Яги. Они находят применение везде: улавливают CO2 на угольных электростанциях, безопасно доставляют пестициды, а в медицине MOF используют как биоразлагаемые контейнеры для химиотерапии прямо к раковым клеткам.
Следующий шаг, по словам Яги, — широкое внедрение, чтобы технология реально служила людям. У него уже куча наград — Wolf Prize in Chemistry, Albert Einstein World Award of Science, King Faisal International Prize, и его имя называют среди претендентов на Нобеля. Забавно, но сам Яги признаётся: «Когда я начинал в химии, я не собирался решать проблемы общества. Я просто хотел, чтобы меня оставили в покое».