El Premio Nobel de Química 2025 ha sido otorgado a Susumu Kitagawa, Richard Robson y Omar Yaghi por su trabajo pionero en marcos metálicos-orgánicos, materiales porosos capaces de almacenar y liberar gases como el dióxido de carbono. Estas estructuras, que se autoensamblan a partir de iones metálicos y moléculas orgánicas, tienen un vasto potencial para aplicaciones como la captura de contaminantes y la obtención de agua del aire. El comité elogió su trabajo por crear materiales que pueden contener volúmenes enormes de sustancias en espacios diminutos.
A finales de la década de 1980, Richard Robson en la Universidad de Melbourne en Australia se inspiró en la estructura ordenada de los diamantes para desarrollar los primeros marcos metálicos-orgánicos (MOF, por sus siglas en inglés). Utilizó iones metálicos como nodos conectados por moléculas orgánicas, permitiendo que se autoensamblen en marcos con grandes cavidades, mucho más grandes que las del diamante. Sin embargo, los MOF iniciales de Robson tenían cavidades llenas de agua.
Susumu Kitagawa en la Universidad de Kioto en Japón avanzó el campo creando MOF lo suficientemente estables como para ser secados, lo que les permite absorber y liberar gases. “Mostró que los gases podían ser absorbidos por el material y también liberados del material”, dijo Olof Ramström, miembro del Comité Nobel de Química. Kitagawa desarrolló además MOF que cambian de forma cuando se agregan o eliminan gases.
Omar Yaghi en la Universidad de California, Berkeley, mejoró la estabilidad empleando clusters de iones metálicos con zinc y oxígeno, conectados por enlaces que contienen carboxilato. “Este es un marco asombroso porque era altamente estable. Era estable hasta 300 grados Celsius”, señaló Ramström. “Pero aún más notable era que contenía una enorme área superficial. Así, solo unos pocos gramos de este material poroso, aproximadamente el tamaño de un pequeño cubo de azúcar, contienen tanta área superficial como un gran campo de fútbol de varios miles de metros cuadrados.” Yaghi también demostró que enlaces más largos podrían agrandar las cavidades.
Heiner Linke, presidente del Comité Nobel de Química, comparó los materiales con “el bolso de Hermione en Harry Potter”, agregando: “Puede almacenar enormes cantidades de gas en un volumen diminuto.” Desde entonces, se han creado decenas de miles de MOF, con nuevos emergiendo casi diariamente, según Ramström. Los usos potenciales incluyen capturar CO2 de chimeneas, eliminar químicos eternos y extraer agua del aire del desierto.