Penghargaan Nobel Kimia 2025 telah diberikan kepada Susumu Kitagawa, Richard Robson, dan Omar Yaghi atas karya pionir mereka dalam kerangka logam-organik, bahan berpori yang mampu menyimpan dan melepaskan gas seperti karbon dioksida. Struktur-struktur ini, yang merakit diri dari ion logam dan molekul organik, memiliki potensi besar untuk aplikasi seperti menangkap polutan dan memanen air dari udara. Komite memuji karya mereka karena menciptakan bahan yang dapat menampung volume besar zat dalam ruang kecil.
Pada akhir 1980-an, Richard Robson di Universitas Melbourne di Australia terinspirasi dari struktur teratur berlian untuk mengembangkan kerangka logam-organik pertama (MOF). Ia menggunakan ion logam sebagai simpul yang dihubungkan oleh molekul organik, memungkinkan mereka untuk merakit diri menjadi kerangka dengan rongga besar, jauh lebih besar daripada yang ada di berlian. Namun, MOF awal Robson memiliki rongga yang terisi air.
Susumu Kitagawa di Universitas Kyoto di Jepang memajukan bidang ini dengan menciptakan MOF yang cukup stabil untuk dikeringkan, memungkinkan mereka menyerap dan melepaskan gas. “Ia menunjukkan bahwa gas dapat diserap oleh bahan dan juga dilepaskan dari bahan,” kata Olof Ramström, anggota Komite Nobel Kimia. Kitagawa lebih lanjut mengembangkan MOF yang berubah bentuk ketika gas ditambahkan atau dihilangkan.
Omar Yaghi di Universitas California, Berkeley, meningkatkan stabilitas dengan menggunakan kelompok ion logam dengan seng dan oksigen, yang dihubungkan oleh pautan yang mengandung karboksilat. “Ini adalah kerangka yang menakjubkan karena sangat stabil. Stabil hingga 300 derajat Celsius,” catat Ramström. “Tapi yang lebih luar biasa adalah bahwa ia mengandung luas permukaan yang sangat besar. Jadi hanya beberapa gram bahan berpori ini, kira-kira seukuran kubus gula kecil, mengandung luas permukaan sebanyak lapangan sepak bola besar yang mencapai ribuan meter persegi.” Yaghi juga menunjukkan bahwa pautan yang lebih panjang dapat memperbesar rongga.
Heiner Linke, ketua Komite Nobel Kimia, membandingkan bahan-bahan tersebut dengan “tas Hermione di Harry Potter,” menambahkan, “Ia dapat menyimpan jumlah gas yang sangat besar dalam volume kecil.” Puluhan ribu MOF telah dibuat sejak itu, dengan yang baru muncul hampir setiap hari, menurut Ramström. Penggunaan potensial termasuk menangkap CO2 dari cerobong asap, menghilangkan bahan kimia abadi, dan mengekstrak air dari udara gurun.