La Real Academia de Ciencias de Suecia concedió el Premio Nobel de Química 2025 al japonés Susumu Kitagawa, al británico Richard Robson y al estadounidense Omar Yaghi por desarrollar una nueva arquitectura molecular de materiales extremadamente porosos: las estructuras metalorgánicas.
Thank you for reading this post, don't forget to subscribe!Los descubrimientos de estos tres científicos han cambiado el paradigma de la química y encontraron maneras de crear materiales completamente nuevos, con diversos usos como los industriales, científicos y ecológicos.
“Los galardonados de este año han encontrado maneras de crear materiales completamente novedosos, con grandes cavidades en su interior”, dijo el presidente del Comité Nobel de Química, Heiner Linke, en conferencia de prensa para anunciar el premio.
Estos nuevos materiales son extremadamente porosos, una pequeña cantidad de este material podría ser casi como el bolso de Sport Billy —la caricatura de los años 80— puede almacenar una enorme cantidad de casi cualquier cosa en un volumen diminuto.
Los grandes espacios de su estructura son capaces de absorber muchas moléculas, como gases, líquidos y otras sustancias químicas. “Se podrían crear materiales que separen el dióxido de carbono del aire o de los tubos de escape industriales o que eliminen moléculas tóxicas de las aguas residuales”, afirmó Linke.
“Los galardonados de este año han encontrado maneras de crear materiales, materiales completamente novedosos, con grandes cavidades en su interior”: Heiner Linke, presidente del Comité Nobel de Química.
La arquitectura molecular desarrollada por los galardonados utiliza iones (átomos de diversos elementos con distintas cargas eléctricas) metálicos que funcionan como pilares unidos por largas moléculas orgánicas. Juntos, los iones metálicos y las moléculas de carbono, se organizan para formar cristales que contienen grandes cavidades.
Estos materiales se denominan estructuras metalorgánicas (MOF) y, al variar sus componentes básicos, los especialistas pueden diseñarlas para capturar y almacenar sustancias o elementos específicos. También pueden impulsar reacciones químicas o conducir la electricidad. “Las estructuras metalorgánicas tienen un enorme potencial, brindando oportunidades nunca antes vistas para materiales a medida con nuevas funciones”, señaló Linke.
Estructuras de diamantes con cavidades
Inspirado en la estructura de los cristales de diamante, Richard Robson, de la Universidad de Melbourne, Australia, desarrolló por primera vez el concepto de los MOF en los años 80. Diseñó un material compuesto por módulos piramidales, con átomos de cobre unidos por moléculas orgánicas que formaron un cristal amplio y bien ordenado. Era como un diamante, pero lleno de innumerables cavidades.
Robson reconoció de inmediato el potencial de su construcción molecular, pero era inestable y colapsaba con facilidad. Al recibir la noticia del galardón durante la conferencia, Robson comentó que se le ocurrió el nuevo concepto de arquitectura molecular mientras construía modelos para dar clases, sin imaginarse que era el punto de partida del floreciente campo de las estructuras metalorgánicas. “Algunos pensaron que era un disparate. Pero no resultó así”, dijo.
Entre 1992 y 2003, Susumu Kitagawa, de la Universidad de Kioto, Japón, y Omar Yaghi, de la Universidad de California en Berkeley, EE. UU., llevaron a cabo una serie de descubrimientos revolucionarios y proporcionaron una base sólida a este método de construcción.
Kitagawa desarrolló un MOF que podían llenarse con agua y que eran lo suficientemente estable como para no romperse si posteriormente se secaba y se volvía a llenar con gas. Demostró que los gases pueden fluir dentro y fuera de esas construcciones y predijo que los MOF podrían hacerse flexibles.
“Algunos pensaron que era un disparate. Pero no resultó así”: Richard Robson, Premio nobel de química 2015.
Al recibir la noticia, Kitagawa dijo que se dedicó a esta investigación por su posible impacto en la sociedad, pero también por la pura diversión que le proporciona. “Me siento profundamente honrado de que mi larga investigación haya sido reconocida”, expresó.
Yaghi, por su lado, creó un MOF muy estable y demostró que puede modificarse mediante un diseño racional, otorgándole propiedades nuevas y deseables. Fue él quien acuñó el término “estructura metalorgánica” y aumentó su estabilidad, incluso a temperaturas de hasta 300 ˚C. También logró crear un MOF con una estructura cúbica y larga, con el que se puede cubrir una superficie de hasta 7000 metros cuadrados por cada gramo de polvo sólido.
Al recibir la noticia, Omar Yaghi, quien emigró refugiado de Jordania, habló del maravilloso desarrollo de este campo científico y del abrumador atractivo de la belleza de la química. “Me propuse construir cosas hermosas y resolver problemas intelectuales” dijo Yaghi, Premio Nobel de Química 2025.
Entre las muchas aplicaciones de los MOF se encuentra la separación de los PFAS (sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas que son químicos sintéticos, conocidos como sustancias químicas eternas) del agua, la descomposición de trazas de productos farmacéuticos en el medio ambiente, la captura de dióxido de carbono o la recolección de agua del aire del desierto.
“Me propuse construir cosas hermosas y resolver problemas intelectuales” : OMAR Yaghi, Premio Nobel de Química 2025.
Hasta ahora, en la mayoría de los casos, estos materiales solo se han utilizado a pequeña escala, pero para aprovechar sus características muchas empresas están invirtiendo en el desarrollo de MOF a gran escala y algunos han sido exitosos, por ejemplo, la industria electrónica utiliza materiales MOF para contener algunos de los gases tóxicos necesarios para producir semiconductores.
Otro MOF puede descomponer o capturar gases nocivos, incluyendo algunos que pueden utilizarse como armas químicas o el dióxido de carbono que se produce en fábricas y centrales eléctricas, para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Con los innovadores descubrimientos de los galardonados, los químicos de todo el mundo están construyendo decenas de miles de estructuras metalorgánicas diferentes, algunas de las cuales pueden contribuir a resolver algunos de los mayores desafíos de la humanidad de hoy en día.
