Le prix Nobel de chimie 2025 a été décerné à Susumu Kitagawa, Richard Robson et Omar Yaghi pour leurs travaux pionniers sur les charpentes métal-organiques, des matériaux poreux capables de stocker et de libérer des gaz comme le dioxyde de carbone. Ces structures, qui s'auto-assemblent à partir d'ions métalliques et de molécules organiques, offrent un vaste potentiel pour des applications telles que la capture de polluants et la récolte d'eau dans l'air. Le comité a salué leur travail pour la création de matériaux capables de contenir d'énormes volumes de substances dans des espaces minuscules.
À la fin des années 1980, Richard Robson à l'Université de Melbourne en Australie s'est inspiré de la structure ordonnée des diamants pour développer les premières charpentes métal-organiques (MOF). Il a utilisé des ions métalliques comme nœuds reliés par des molécules organiques, leur permettant de s'auto-assembler en structures avec de grandes cavités, beaucoup plus grandes que celles du diamant. Cependant, les MOF initiaux de Robson avaient des cavités remplies d'eau.
Susumu Kitagawa à l'Université de Kyoto au Japon a fait avancer le domaine en créant des MOF assez stables pour être séchés, leur permettant d'absorber et de libérer des gaz. « Il a montré que les gaz pouvaient être absorbés par le matériau et aussi libérés du matériau », a déclaré Olof Ramström, membre du Comité Nobel de chimie. Kitagawa a ensuite développé des MOF qui changent de forme lorsque des gaz sont ajoutés ou retirés.
Omar Yaghi à l'Université de Californie à Berkeley a amélioré la stabilité en utilisant des agrégats d'ions métalliques avec du zinc et de l'oxygène, connectés par des lieurs contenant du carboxylate. « C'est une charpente étonnante car elle était très stable. Elle était stable jusqu'à 300 degrés Celsius », a noté Ramström. « Mais ce qui était encore plus remarquable, c'est qu'elle contient une énorme surface. Ainsi, seulement quelques grammes de ce matériau poreux, à peu près la taille d'un petit cube de sucre, contiennent autant de surface qu'un grand terrain de football de plusieurs milliers de mètres carrés. » Yaghi a également démontré que des lieurs plus longs pouvaient agrandir les cavités.
Heiner Linke, président du Comité Nobel de chimie, a comparé les matériaux au « sac à main d'Hermione dans Harry Potter », ajoutant : « Il peut stocker d'énormes quantités de gaz dans un petit volume. » Des dizaines de milliers de MOF ont été créées depuis, avec de nouvelles apparaissant presque quotidiennement, selon Ramström. Les usages potentiels incluent la capture de CO2 des cheminées, l'élimination de produits chimiques éternels et l'extraction d'eau de l'air du désert.