עומר יאגהי
חתן פרס וולף בכימיה 2018
עומר יאגהי
שייכות בעת מתן הפרס:
אוניברסיטת קליפורניה בברקלי, ארה"ב
נימוק למתן הפרס:
"על תרומתו בתחום הכימיה הסופראמולקולרית".
שותפים לפרס:
עומר יאגהי
מאקוטו פוג'יטה
הכימיה המסורתית התמקדה בקשרים תוך-מולקולריים, בעיקר בקשרים הקוולנטיים החזקים הנוצרים כששני אטומים משתפים ביניהם אלקטרון אחד או יותר. לעומת זאת הכימיה הסופראמולקולרית עוסקת בחקר קשרים ופעולות-גומלין (אינטראקציות) בין מולקולות – מחקר המקדם פיתוח חומרים חדישים בעלי תכונות ייחודיות שהן לעתים שימושיות מאוד.
עומר יאגי מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, יליד עמאן שבירדן (1965), הוא בן למשפחת פליטים מרובת ילדים. בגיל 15 נשלח לארצות הברית ועד מהרה התבלט בכשרונו למדעים. ב-1985 החל יאגי ללמוד לתואר דוקטור בכימיה באוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין ולאחר סיום לימודיו השלים פוסט-דוקטורט בהרווארד. ב-1992 זכה למשרתו האקדמית העצמאית הראשונה, באוניברסיטת אריזונה. שם למעשה הגה לראשונה, פיתח ולבסוף החל ליישם את תכניתו הכימית הגדולה להדבקת מולקולות יחדיו – באמצעות קשרים חזקים – למעין "מסגרות" (frameworks) גדולות. הישגיו בתחום זה זיכו אותו בפרסים רבים, למשל מדליית סאקוני של האגודה האיטלקית לכימיה, פרס איזט-כריסטנסן הבינלאומי, מדליית האגודה לחקר חומרים, פרס המלך פייסל למדע (המכונה גם "פרס נובל הערבי"), פרס מוסטפא לנאנו-מדע ונאנו-טכנולוגיה ופרס אלברט איינשטיין מאת המועצה העולמית לתרבות.
יאגי הוא למעשה מפתחו העיקרי של ענף חדש בכימיה סופראמולקולרית שנקרא כימיה "רשתית" (רטיקולרית בלעז; reticulum בלטינית היא "רשת קטנה"). הכימיה הרשתית מאפשרת לחבר יחדיו מולקולות למעין רשתות היוצרות מבנים יציבים נקבוביים במיוחד, כלומר בעלי שטח-פנים גבוה מאוד המאפשרים שינוע יעיל של חומרים שונים ה"נלכדים" בנקבוביות (למשל דלקים גזיים שונים) וכן לכידה (או אגירה) יעילה של יסודות ותרכובות כמו פחמן או מים. תכונת הנקבוביות חשובה מאוד לצרכים מעשיים, שכן היא זו שמאפשרת אחסון כמויות גדולות של גזים בנפחים קטנים או לכידתם.
באמצעות הכימיה הרשתית פיתח יאגי שני סוגים של תרכובות חדשות לגמרי, המכונים "מסגרות אורגנו-מתכתיות" (MOFs, metal-organic frameworks) ו"מסגרות אורגנו-קוולנטיות" (COFs, covalent organic frameworks). בעוד שהכימיה הסופראמולקולרית הצטמצמה בראשיתה לקשרים חלשים יחסית – למשל קשרי מימן וקשרי ואן דר ולס – יתרונה הגדול של הכימיה הרשתית הוא הצלחתה ליצור מבנים על-מולקולריים – מסגרות – עם קשרים חזקים מאוד (קוולנטיים) בין המולקולות, שמקנים להם חוזק חסר תקדים מבחינה כימית ומבנית כאחד. בזכות הכימיה הרשתית ניתן לראות בכל מסגרת כזאת מעין "מולקולה": כשם שהמולקולה קובעת כל אחד מהאטומים בגיאומטריה ובמערך מרחבי ספציפיים, כך קובעת המסגרת את כל אחת מהמולקולות בגיאומטריה ובמערך מרחבי ייחודיים ומוגדרים היטב. למעשה, בשל העובדה שהמסגרות הללו מקיפות נפחים גדולים מאוד יחסית, הכימיה שלהן עשירה בהרבה מזו של המולקולות שמרכיבות אותן, מה שמאפשר להקנות להן את תכונותיהן הייחודיות. יש לכך יישומים אפשריים רבים; למשל, הפקת חומרים הלוכדים פחמן דו-חמצני ביעילות רבה במיוחד עשויה להקטין את שיעורי הגז הזה המגיעים לאטמוספירה ובכך להחליש את מגמת ההתחממות העולמית.