Le prix Nobel de chimie 2025 a été décerné à trois chercheurs pour leur travail pionnier sur les cadres métal-organiques, ou MOF, des polymères structurés avec des géométries précises. Richard Robson, Susumu Kitagawa et Omar Yaghi partagent l'honneur pour avoir créé des matériaux permettant le stockage de gaz, la filtration et la catalyse. Leurs innovations, débutant autour de 1990, ont ouvert de nouvelles possibilités en chimie et dans les applications environnementales.
Les polymères se forment généralement sous forme d'enchevêtrements désordonnés de chaînes moléculaires, limitant leur polyvalence chimique. Vers 1990, les chimistes ont commencé à concevoir des structures ordonnées connues sous le nom de cadres métal-organiques (MOF), où les métaux agissent comme des hubs reliant des molécules organiques rigides à des angles précis. Cette conception crée des pores ouverts pour le passage sélectif de molécules et des sites catalytiques, distinguant les MOF des plastiques traditionnels utilisés dans des objets comme les sacs ou les pneus.
Richard Robson, de l'Université de Melbourne, a construit le premier MOF en utilisant du cuivre et une molécule organique contenant un anneau de benzène, formant une pile pyramidale. Malgré les attentes d'instabilité, cette structure a permis le mouvement de solvants à travers des cavités internes. Robson a prédit que les MOF pourraient conserver leur forme après élimination du solvant, héberger des sites catalytiques et filtrer des molécules—des propriétés réalisées plus tard.
Susumu Kitagawa, de l'Université de Kyoto, a étendu cela en créant un MOF avec des canaux s'étendant sur toute sa longueur, formé dans l'eau et stable une fois séché. Il a retenu des gaz tels que l'oxygène, l'azote et le méthane. Kitagawa a prévu que les MOF pourraient s'adapter à des stimuli comme la température ou la lumière, un concept maintenant démontré.
Omar Yaghi, un réfugié palestinien qui a gravi les échelons jusqu'à un poste de premier plan à l'Université de Californie, Berkeley, a synthétisé de nombreuses variantes de MOF. Celles-ci incluent des structures stables à des centaines de degrés Celsius, avec 60 pour cent d'espace ouvert ou des tailles de pores ajustables. Des exemples notables absorbent sélectivement le dioxyde de carbone pour lutter contre les émissions de gaz à effet de serre et capturent l'humidité de l'air du désert la nuit pour une libération diurne par chaleur solaire.
Aujourd'hui, des milliers de MOF existent, comme en témoigne leur page Wikipédia dépassant 20 000 mots. Les applications vont du stockage d'hydrogène et de la filtration de CO2 à la catalyse de réactions, opérant souvent discrètement dans des technologies pratiques. Le Nobel reconnaît ce travail fondateur, annoncé le 8 octobre 2025.