- La Real Academia Sueca premia a Susumu Kitagawa, Richard Robson y Omar M. Yaghi por las estructuras metalorgánicas (MOF).
- Las MOF son redes porosas de iones metálicos y ligandos orgánicos con gran superficie interna y cavidades ajustables.
- Aplicaciones: captura de CO2, obtención de agua del aire, almacenamiento de hidrógeno, filtrado de contaminantes y catálisis.
- De los ensayos de 1989 a la química reticular: estabilidad, diseño a medida e impulso a la industrialización.
La Real Academia Sueca de Ciencias ha concedido el Premio Nobel de Química a Susumu Kitagawa, Richard Robson y Omar M. Yaghi por el desarrollo de las estructuras metalorgánicas (MOF), una familia de materiales que ha abierto nuevas posibilidades a la química de materiales.
El fallo reconoce una nueva arquitectura molecular con cavidades regulables que permite crear materiales a la carta. Los laureados compartirán 11 millones de coronas suecas, en un galardón que subraya el papel de las MOF en desafíos como el clima, el agua y la energía.
El fallo y los protagonistas
El comité destacó que los premiados han creado “nuevos espacios para la química” al enlazar iones metálicos con moléculas orgánicas para formar redes tridimensionales extremadamente porosas. Kitagawa (Universidad de Kioto), Robson (Universidad de Melbourne) y Yaghi (Universidad de California, Berkeley) firman un avance de largo recorrido.
Desde la Academia se subraya el enorme potencial de estos materiales, cuya superficie interna descomunal y versatilidad permiten diseñar funciones específicas. En palabras de responsables del comité, las MOF habilitan estrategias que hace unas décadas parecían impensables.
Tras el anuncio, Kitagawa trasladó su agradecimiento por el reconocimiento y el eco que el premio da a una línea de trabajo que ha madurado durante décadas.
¿Qué son las estructuras metalorgánicas (MOF)?
Las MOF se construyen a partir de “nodos” metálicos (iones) unidos por largas moléculas orgánicas que actúan como ligandos. Ese ensamblaje crea cristales con galerías y canales por donde pueden transitar gases y otras moléculas.
Al variar metales y ligandos, es posible ajustar el tamaño y la química de los poros, de modo que ciertas sustancias queden atrapadas selectivamente o reaccionen en su interior. Además, algunas MOF pueden impulsar reacciones o conducir electricidad.
En términos sencillos, funcionan como “esponjas moleculares”: materiales ultraporosos con muchísima superficie interna disponible para almacenar, separar o transformar sustancias en condiciones controladas.
De los primeros ensayos a la química reticular
El camino se remonta a 1989, cuando Richard Robson combinó iones de cobre con una molécula orgánica de cuatro brazos para generar un cristal ordenado con cavidades tipo “diamante”. Aquellas estructuras pioneras eran prometedoras, pero adolecían de inestabilidad.
A partir de 1992, Susumu Kitagawa demostró que los gases podían entrar y salir de los marcos y anticipó la posibilidad de MOF flexibles. Su trabajo con cobalto, níquel o zinc reveló canales abiertos capaces de absorber y liberar distintas moléculas.
Omar M. Yaghi dio un salto decisivo a mediados y finales de los 90: logró MOF excepcionalmente estables (como MOF-5) y popularizó el diseño isoreticular, base de la llamada “química reticular”, que permite construir bibliotecas de materiales con poros y funciones diseñados a medida.
Con esos fundamentos, la comunidad científica ha sintetizado ya decenas de miles de MOF distintos, con propiedades y aplicaciones que se expanden año tras año.
Aplicaciones y horizonte tecnológico
Entre las aplicaciones más visibles figuran la captura de dióxido de carbono (en corrientes industriales y del aire), el almacenamiento de hidrógeno y la retención o neutralización de gases tóxicos empleados, por ejemplo, en la fabricación de semiconductores.
El grupo de Yaghi demostró que ciertas MOF pueden obtener agua del aire desértico: absorben humedad durante la noche y la liberan con el calor del día, una vía para suministrar agua en entornos áridos donde escasea.
Otras líneas en marcha exploran la depuración de aguas (separación de contaminantes persistentes y restos de fármacos), la catálisis selectiva, el control de etileno para modular la maduración de frutas o la administración dirigida de fármacos en nanomedicina.
El interés industrial crece: empresas invierten para escalar la producción y llevar las MOF del laboratorio a procesos comerciales. Aunque muchas aplicaciones han arrancado en pequeña escala, ya hay despliegues reales en captura de CO2 y en gestión de gases especiales.
Expertos de comités y centros de investigación destacan su potencial transformador, al combinar la robustez de la química de metales con la versatilidad orgánica, y su capacidad de almacenar grandes cantidades de moléculas en volúmenes muy reducidos.
El veredicto consagra décadas de avances en química de materiales porosos y confirma a las MOF como una plataforma versátil para abordar desafíos de gran calado: desde mitigar emisiones y asegurar agua, hasta habilitar nuevas rutas químicas y energéticas con materiales ajustables pieza a pieza.