العقل العربي الذي جعل العلماء ينحنون احترامًا!..نوبل في الكيمياء 2025

💎 أطر معدنية عضوية (MOFs): الكيمياء التي تبني “الفراغ الذكي”

تخيل معايا إن في مادة صغيرة جدًا، أدق من إنك تشوفها بعينك، لكنها جواها مدينة كاملة… شوارع وغرف وجدران ومساحات فاضية، بس مش لأي بشر، دي شقق مخصصة للغازات، وللمياه، وحتى لتلوث الكوكب نفسه!

تخيل مادة تقدر تشرب المية من الهوا… تمسك ثاني أكسيد الكربون وتحبسه جواها كأنها بتسجنه… وتفتح باب جديد لعصر الكيمياء الذكية، الكيمياء اللي بتبني الفراغ مش بس المادة.

جائزة نوبل في الكيمياء سنة 2025 راحت لتلاتة علماء عملوا المستحيل: خلّوا الذرات نفسها تتجمع عشان تبني مباني من الجزيئات، هياكل دقيقة بنسميها النهارده “الأطر المعدنية العضوية” أو باختصار MOFs.

واللي حصل مش مجرد اكتشاف علمي… لأ، دي كانت ثورة صامتة، بدأت من فكرة صغيرة جدًا، حرفيًا من “ثقوب في كرة خشب“. القصة دي مش عن كيمياء وبس، القصة دي عن خيال علمي اتحقق… عن ناس حلمت إنها تمسك الهوا وتحوله لمادة مفيدة.

عن تلاتة علماء كل واحد فيهم بدأ من مكان مختلف في العالم: من أستراليا، لـاليابان، لـالأردن. لكن جمعهم حلم واحد: إزاي نبني داخل المادة نفسها، إزاي نصمم الفراغ.

النهارده هاحكيلك القصة دي من البداية… إزاي فكرة غريبة اتولدت في عقل عالم أسترالي بيشرح لطلابه، وإزاي اتحولت بعد سنين لمادة ممكن تنقذ الكوكب من العطش والتلوث وحتى من الاحتباس الحراري.

🧽 يعني إيه أطر معدنية؟ (الإسفنجة الذرية)

تخيل عندك إسفنجة مطبخ صغيرة. شكلها بسيط جدًا، بس لو بصّيت فيها من قريب هتلاقيها مليانة فتحات صغيرة… الفتحات دي اللي بتخليها تمتص المية وتخزنها. دلوقتي تخيل لو الإسفنجة دي مش معمولة من فوم ولا بلاستيك… لكن معمولة من ذرات! ذرات مترتّبة بدقة مجنونة، كل ذرة ماسكة في التانية على مستوى أصغر من الخيال.

ده بالظبط اللي العلماء دول عملوه. “الأطر المعدنية العضوية” أو MOFs هي مواد هجينة، نصها عضوي، ونصها معدني. الجزء المعدني هو زي “الأعمدة” اللي شايلة البناية، أما الجزء العضوي فهو “الروابط” اللي بتربط الأعمدة ببعض.

والنتيجة؟ شبكة ضخمة… بس على مستوى ذري! شبكة فيها فراغات وتجاويف بحجم الذرات، زي عمارة فيها آلاف الغرف الدقيقة، كل غرفة مصممة عشان تحتجز حاجة معينة: غاز، جزيء مية، أو حتى ملوث من الهوا.

يعني ببساطة، الـMOFs دي هي مواد عندها مساحة سطح داخلية مهولة. تخيل جرام واحد منها ممكن يحتوي على مساحة سطح تعادل ملعب كورة قدم! جرام واحد بس! وده معناه إنك تقدر تستخدمها كـ”إسفنجة ذكية” تمتص الحاجات اللي إحنا مش قادرين نسيطر عليها، زي ثاني أكسيد الكربون اللي بيخنق الكوكب، أو الرطوبة اللي في الهوا.

بس الأجمل في الموضوع مش بس في الفكرة… الأجمل إنك تقدر “تصممها” على مزاجك. عايزها تمسك مية؟ بتغيّر الرابط العضوي. عايزها تمسك غاز معين؟ بتعدّل المعدن. كأنك بتعمل وصفة كيميائية دقيقة، تحط ذرة هنا وتغيّر رابطة هناك، لحد ما المادة الجديدة تتصرف بالظبط زي ما إنت عايز. يعني العلماء لأول مرة قدروا يبنوا هندسة داخلية للمادة نفسها. مش بس يخلطوا مواد… لأ، بقوا يصمموا الفراغ جوا المادة! وده كان بداية تحول الكيمياء من علم “بيخلط” لـحرفة “بتبني”.

اللي غيّر اللعبة دي بدأ مش من معمل ضخم ولا أجهزة متطورة، بدأ من فكرة بسيطة جدًا… هنا بقى تبدأ القصة الحقيقية لعالم أسترالي كان بيفكر خارج الصندوق: ريتشارد روبسون. اللي حول فكرة ثقوب في كرة خشب… لأول “إطار معدني عضوي” في التاريخ.

🪵 الشرارة الأولى: ريتشارد روبسون والكرة الخشبية

في يوم من الأيام سنة 1974، في جامعة أسترالية، كان في عالم اسمه ريتشارد روبسون (Richard Robson) بيحضّر لطلابه درس عن بناء الجزيئات. بس روبسون ما كانش من النوع اللي يكتفي بشرح المعادلات على السبورة، هو كان بيحب يلمس الفكرة بإيده، يحسها، يشوفها، يعيشها. فقرر يعمل حاجة بسيطة: جاب كرات خشبية صغيرة، وبدأ يخرمها بإيده… كل كرة فيها كذا فتحة، وحط جوّاها قضبان معدنية صغيرة، عشان يورّي الطلاب إزاي الذرات بترتبط ببعض.

بس وسط ما هو بيشتغل، حصلت اللحظة اللي بتغيّر التاريخ، اللحظة اللي ممكن تعدي على أي حد كفكرة عادية، بس بالنسبة لعقل زي روبسون، كانت شرارة ثورة. بصّ في الكرات دي، وشاف إن الثقوب الصغيرة دي… ممكن تكون أكتر من مجرد مثال للتدريس. قال لنفسه: “طيب… لو الذرات فعلاً بتقدر تمسك ببعض بنفس الطريقة دي؟ لو قدرنا نبني هياكل ضخمة من الروابط دي؟ بس بدل الخشب والمعادن… نستخدم الذرات نفسها!“

الفكرة وقتها كانت شبه خيال. العلماء كانوا بيظنّوا إن الجزيئات لازم تفضل صغيرة، محدش فكر إنك ممكن “تبني” منها هيكل يمتد لمسافات كبيرة، هيكل عنده تجاويف ومسامات حقيقية على مستوى ذري.

بس روبسون ما وقفش عند الخيال. بدأ يجرب فعلاً. جاب أيونات نحاس، وربطها بـجزيئات عضوية على شكل أذرع، حاول يكوّن أول شبكة ذرية من نوعها. ولما بصّ تحت المجهر وشاف النتيجة… اتصدم. اللي طلعله كان مادة شفافة غريبة، شكلها متماسك لكنها خفيفة جدًا، وجوّاها فراغات ضخمة — تجاويف أكبر بكتير من اللي العلماء كانوا يتخيلوها. وده كان أول نموذج بدائي لحاجة العالم كله بعدين هيعرفها باسم الأطر المعدنية العضوية.

بس للأسف، وقتها محدش صدّقه. العلماء ساعتها كانوا بيشوفوا إن المادة دي “مش مستقرة“، يعني ما ينفعش تُستخدم في حاجة عملية. قالوله: “دي هتتفك أول ما تشوف الهوا.” بس روبسون كان شايف أبعد من كده. كان حاسس إنه لمس باب جديد في الكيمياء، باب بيدخّلنا جوّا المادة نفسها. اللي عمله روبسون ساعتها ما كانش مجرد تجربة، كان أول خطوة في رحلة هتغير شكل الكيمياء في العالم كله، رحلة هتكمل بعدين على إيد عالم ياباني عنده فلسفة غريبة جدًا… بيؤمن إن “الشيء اللي مالوش فائدة… ممكن يكون هو سر المستقبل.”

لما اللا مفيد يصبح مفتاح تغيير المستقبل: سوسومو كيتاغاوا

في تسعينات اليابان، كان في عالم هادي جدًا اسمه سوسومو كيتاغاوا (Susumu Kitagawa)، راجل ما بيجريش ورا الشهرة، ولا ورا الجوائز، كان بيفكر دايمًا في سؤال واحد بسيط: “يعني إيه فائدة؟“

من هو صغير، كان قرأ مقولة لـفيلسوف صيني قديم قال فيها: “حتى الشيء اللي ما لوش فائدة… ممكن في يوم يغيّر العالم.” الكلمة دي علقت في دماغه. ومن ساعتها، كل ما العلماء يقولوا على تجربة إنها “ملهاش لازمة“، كان هو بيجري ناحيتها.

في يوم، قرر كيتاغاوا يجرب يعمل مادة مسامية، مادة فيها تجاويف صغيرة تقدر الجزيئات تدخل وتخرج منها. في البداية، كانت المادة دي ضعيفة جدًا، ما تستحملش الحرارة، ولا تنفع لأي استخدام حقيقي. العلماء ساعتها ضحكوا وقالوا: “إيه ده؟ مادة عاملة زي الإسفنجة، بس مالهاش قيمة.” بس هو ما اهتمش. فضل يكرر التجارب سنة ورا سنة، بيجرب معادن مختلفة: نحاس، زنك، كوبالت، وبيجمعها بجزيئات عضوية زي ما لو كان بيبني بيت ذري.

وفي سنة 1997، حصلت المفاجأة. قدر يصنع مادة مستقرة، فيها قنوات مفتوحة جوّاها، تقدر تمتص غازات وتطلّعها من غير ما تتكسر. تخيل! مادة بتتنفس؛ تاخد الميثان أو الأكسجين من الجو وتسيبه وقت ما تحب، زي رئة مصنوعة من الذرات.

بس رغم كده… ما حدش كان مصدّق. العلماء قالوا: “إحنا عندنا الزيوليت خلاص، بيعمل نفس الشغل.” لكن كيتاغاوا كان شايف حاجة محدش شايفها. الزيوليت جامد، ما بيتغيرش. أما هو فكان بيصنع مادة “مرنة”، مادة بتتفاعل مع العالم اللي حواليها. زي كائن حي صغير بيتنفس، وبيفتح ويقفل تجاويفه حسب الظروف.

وفي 1998، كتب مقال وضّح فيه رؤيته: قال إن المواد دي مش مجرد هياكل صلبة، دي “شبكات ذكية” تقدر تتشكل حسب الحاجة، وتتفاعل مع البيئة اللي حواليها. الفكرة دي كانت بداية مفهوم جديد في الكيمياء: إن المادة ممكن تكون مرنة، ذكية، وتتعامل مع الغازات والسوائل زي كائن حي.

كان كيتاغاوا بيبني حجر الأساس لنوع جديد من الكيمياء، بس هو ما كانش يعرف إن في الجانب التاني من العالم، في شاب عربي من الأردن هيكمل الحكاية دي، وهيحوّل الفكرة من مجرد “بحث تجريبي” إلى “ثورة كيميائية” حقيقية.

رحلة عمر ياغي لنوبل: بناء الفراغ العقلاني

تخيل معايا طفل صغير في عمّان، الأردن… عنده إخوات كتير، الغرفة واحدة، ولا كهرباء، ولا مياه جارية. المدرسة كانت الملاذ الوحيد. وفي يوم من الأيام، وهو عنده 10 سنين، دخل مكتبة المدرسة… كانت عادة مقفولة، بس تسلل واختر كتاب على رف. فتح الصفحات، لقى صور غريبة، معقدة، لكنها ساحرة… دي كانت أول مرة يشوف فيها “بنية الجزيئات“. من هنا بدأت شرارة الفضول اللي هتقوده لعالم الكيمياء.

بعد كده، في سن 15، انتقل الولايات المتحدة للدراسة حسب رغبة والده الصارمة، بس قلبه كان متعلق بالكيمياء وفن تصميم المواد الجديدة. لكن الطريقة التقليدية للبناء الكيميائي ما كانتش مناسبة له… الكيميائيين عادة بيخلطوا مواد في وعاء، يسخنوه، ويطلعوا المركب اللي محتاجينه، لكن دايمًا مع نواتج جانبية كتيرة… عملية غير متحكم فيها.

في 1992، لما بقى قائد مجموعة بحثية في جامعة ولاية أريزونا، قرر يغير اللعبة. كان هدفه: تصميم المواد بطريقة عقلانية. وبدأوا يدمجوا أيونات المعادن مع جزيئات عضوية، ويكوّنوا شبكات متشابكة.

وفي 1995، نشر أول تصميماته: شبكات ثنائية الأبعاد زي الشباك، مربوطة بالنحاس أو الكوبالت، الشباك دي كانت قادرة تحتضن جزيئات جوّاها، وبتبقى مستقرة حتى لو تم تسخينها لدرجة 350 مئوية! وبكده… اخترع مصطلح “الإطار المعدني العضوي” – MOF.

وتخيل: مجرد جرامات قليلة من MOF-5 تقدر تحتوي على مساحة بتعادل ملعب كرة قدم كامل!

وبعد كده، ياغي وفريقه طوّروا أكثر من 16 نوع من MOF-5، كل نوع ليه حجم تجاويف مختلف، وإمكانيات جديدة: من تخزين غاز الميثان لاستخدامه في سيارات صديقة للبيئة، لجمع مياه الشرب من هواء الصحراء مباشرة! ومع المواد المرنة اللي ابتكرها كيتاغاوا، الموضوع بقي شبه مواد حية تتفاعل مع البيئة.

💧 كيف تغيرت حياتنا بفضل MOFs؟ (التطبيقات المذهلة)

ولو هتقولي إيه أهمية العلم ده برضه واكتشاف الحاجات ديه، وليه تستحق نوبل أصلاً؟ بص يا صديقي نبدأها من الأول:

1. مشكلة المياه في الصحراء: في الصحراء الجافة، الهوا كله ناشف، والمية شبه معدومة. العلماء بقوا قادرين باستخدام MOFs على جمع مياه الشرب من الهواء نفسه! في الليل، مادة الأطر المعدنية العضوية بتجمع بخار الماء، ومع أول شعاع للشمس، الحرارة بتسخن المادة، وتحرّر المية، تتحول لكوب ماء نقّي ممكن تشربه! ده حل علمي لمشكلة حياة الملايين في الصحاري حول العالم.

2. مكافحة الاحتباس الحراري: الـMOFs بقت ساحرة في امتصاص الملوثات. تقدر تحتجز غازات سامة من المصانع، أو حتى ثاني أكسيد الكربون اللي بيزود الاحتباس الحراري.

3. الأمن الصناعي والصحي: في مصانع الإلكترونيات، المواد دي استخدمت لاحتواء الغازات اللي لازم تتحكم فيها عشان الإنتاج يكون آمناً. وبعض المواد المصممة خصيصًا بتقدر تتعامل مع غازات كانت ممكن تُستخدم كأسلحة كيميائية، يعني حماية للإنسان والكوكب مع بعض.

4. توصيل الأدوية: الـMOFs غيرت اللعبة برضه: العلماء قدروا يستخدموها في توصيل الأدوية داخل الجسم بدقة غير مسبوقة. تخيل أن المادة دي ممكن تحمل الدواء للجسم وتحرره بالضبط في المكان اللي محتاجينه، ده بيوفر فعالية أكبر وأعراض جانبية أقل.

5. الأمن الغذائي: في الفاكهة والخضار، بعض MOFs بتقدر تحجز غاز الإيثيلين، اللي بيخلي الفاكهة تنضج بسرعة، وبالتالي الفاكهة ممكن تفضل طازة لوقت أطول في السوق. وبعض الهياكل بتقدر تحمي إنزيمات اللي بتكسر آثار المضادات الحيوية في البيئة، يعني تنظيف طبيعي وذكي للأنهار والمياه.

باختصار، MOFs مش مجرد اكتشاف علمي، ده أداة متعددة الاستخدامات، من حل مشاكل المياه للبيئة، من تخزين الطاقة للطب، ومن الغذاء للصناعة. والأهم، كل ده بدأ من فكرة صغيرة: كرة خشب، ثقوب صغيرة، وإيمان علماء شجعان بفكرة غير مفهومة في وقتها.

🏆 الثورة الكبرى: الخاتمة وقيمة الإنجاز

بعد كل الجهد الطويل ده، وبعد تجارب روبسون وكيتاغاوا وياغي، المادة اللي بدأت ككرة خشب ونماذج تعليمية، بقت ثورة حقيقية في الكيمياء. MOFs مش بس مواد مسامية، ولا مجرد شبكات معدنية عضوية… دي هياكل ذكية قابلة للتصميم حسب الحاجة.

وزي ماقلنا إن العالم كله بدأ يشوف إمكانياتها: من تخزين الهيدروجين كوقود نظيف للسيارات والطاقة المستقبلية. لجمع مياه صالحة للشرب من الهواء. ووصولاً بأهم جزئية وهي احتجاز ثاني أكسيد الكربون من المصانع لمحاربة الاحتباس الحراري. ومروراً بفكره توصيل الأدوية بدقة غير مسبوقة داخل الجسم لعلاج أمراض مزمنة.

والعلم موقفش عند كده لإن دلوقتي بيبدأ العلماء يشتغلوا مع الذكاء الاصطناعي لتصميم MOFs جديدة، كل وحدة بمواصفات مختلفة، حسب الوظيفة المطلوبة. يعني بنوصل لمستوى “هندسة المواد الجزيئية” بشكل منطقي ودقيق، بدل ما نختبر ونخطئ.

الجميل في القصة دي مش بس الإنجازات العلمية، الجميل إن كل مرحلة فيها رسالة إنسانية:

• روبسون علمنا إن الفضول ممكن يولد أفكار كبيرة.

• كيتاغاوا علمنا إن الحاجة اللي مالهاش قيمة دلوقتي ممكن تغير العالم بعدين.

• ياغي علمنا إن التصميم العقلاني، الصبر، والإصرار قادرين يحولوا أفكار بسيطة لاختراعات تغير حياة البشر.

وفي الختام، MOFs بقت رمز للعلم اللي بيخدم الإنسانية، وده بالظبط روح جائزة نوبل اللي ألفرد حطها للسبب ده: وهو تقديم أعظم فائدة للبشرية. كل تجربة، كل فكرة، بتقولنا إن الكيمياء مش بس تجارب في أنابيب اختبار، لكنها أداة لتغيير العالم، ولخلق مستقبل أفضل للبشرية كلها.