Sopisivatko Nobel-molekyylit hiilisieppareihin tai kvanttitietokoneisiin?

Kemian Nobelilla palkitut tutkijat ovat yhdistäneet metalli-ioneita orgaanisiin molekyyleihin. Helsingin yliopistossa tutkitaan näin syntyvien rakenteiden hyödyntämismahdollisuuksia.

Juttu on julkaistu Yliopisto-lehdessä 9/2025.

Kemian Nobel-kolmikko Susumu Kitagawa, Richard Robson ja Omar M. Yaghi on keskeisesti edistänyt niin sanottujen MOFien eli metalli-orgaanisten molekyylirakenteiden kehittämistä.

MOFit koostuvat metalli-ioneista ja niitä yhdistävistä pitkistä hiilipohjaista molekyyleistä. Tämä antaa kokonaisuudelle huokoisen kolmiulotteisen rakenteen, johon voidaan suodattaa ja varastoida esimerkiksi nesteitä ja kaasuja.

Luonnossa MOFeja ei ole, mutta labratorioissa on kehitetty jo yli 10 000 erilaista MOF-rakennetta. Laajan mittakaavan sovelluksia niille vasta etsitään. Tutkijatohtori Bhavesh Parmar tutkii Kumpulan kampuksella MOF-rakenteita kahdesta eri näkökulmasta: nesteiden epäpuhtauksien suodattajina ja kvanttitietokoneiden elementteinä. 

Hän selvittää, voiko MOFien avulla rakentaa uudenlaisia laskentayksiköitä eli kubitteja kvanttitietokoneisiin. Toimiessaan ne ehkä mahdollistaisivat kvanttilaskennan huoneenlämmössä: ei tarvittaisi enää absoluuttista nollapistettä lähenevää kylmyyttä ja sen vaatimia jäähdytysjärjestelmiä.

Helsingin yliopiston yliopistonlehtori Mohammad Alzeer puolestaan selvittää mahdollisuutta ottaa hiilidioksidia talteen ilmakehästä yhdistämällä MOFeja alumiinista, hapesta ja piistä koostuvien polymeerien kanssa. Tavoitteena on vakaa, skaalautuva hiilidioksidikaappari.

Yliopisto-lehti on Helsingin yliopiston tiedeaikakauslehti, joka on sitoutunut Journalistin ohjeisiin.