Kitagawa, Robson y Yaghi ganan el Nobel de Química 2025 por sus trabajos en estructuras organometálicas

La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska ha concedido el Premio Nobel de Química 2025 a Susumu Kitagawa, de la Universidad de Kioto (Japón); Richard Robson, de la Universidad de Melbourne (Australia); y Omar M. Yaghi, de la Universidad de California en Berkeley (Estados Unidos), por el desarrollo de estructuras organometálicas (MOF, por sus siglas en inglés).

"Los marcos organometálicos tienen un enorme potencial, ya que brindan oportunidades previamente imprevistas para materiales hechos a medida con nuevas funciones", explica Heiner Linke, presidente del comité Nobel de Química.

Los galardonados han creado construcciones moleculares con grandes espacios a través de los cuales pueden fluir gases y otros productos químicos. Estas estructuras, conocidas como marcos organometálicos, tienen utilidades como recolectar agua del aire del desierto, capturar dióxido de carbono, almacenar gases tóxicos o catalizar reacciones químicas.

Kitagawa, Robson y Yaghi son reconocidos por el desarrollo de esta nueva arquitectura molecular, que investigadores de todo el mundo ya han utilizado.

Una química de espacios y estructuras

Todo comenzó en 1989, cuando el químico australiano Robson exploró una nueva forma de aprovechar las propiedades de los átomos. Combinó iones de cobre con carga positiva con una molécula orgánica de cuatro brazos, cuyos extremos contenían grupos químicos atraídos por esos iones metálicos.

Robson demostró que el diseño racional se puede utilizar para construir cristales con interiores espaciosos que están optimizados para productos químicos específicos. Sugirió que esta nueva forma de construcción molecular.

El resultado fue un cristal tridimensional amplio y ordenado, una especie de "diamante molecular" repleto de cavidades internas. El científico comprendió el potencial de aquella estructura porosa, pero pronto comprobó que era demasiado inestable: colapsaba con facilidad al perder los disolventes que la sostenían.

Años más tarde, Kitagawa y M. Yaghi consolidaron las bases de esta nueva arquitectura química. Entre 1992 y 2003, ambos realizaron de forma independiente descubrimientos clave: Kitagawa demostró que los gases podían entrar y salir de los marcos sin destruirlos y predijo su flexibilidad estructural, mientras que Yaghi desarrolló los primeros MOF estables, diseñados racionalmente para incorporar propiedades químicas a medida.

Aplicaciones prometedoras

Tras los avances de los tres galardonados, la comunidad científica ha desarrollado decenas de miles de marcos organometálicos con propiedades y funciones diversas.

Catálogos recientes de MOF incluyen materiales capaces de capturar agua durante la noche en ambientes áridos y liberarla durante el día con calor solar; otros pueden descomponer gases tóxicos o capturar CO₂ directamente de grandes corrientes industriales.

Algunos de estos materiales podrían ayudar a afrontar grandes desafíos globales, desde la eliminación de contaminantes persistentes (PFAS), hasta la degradación de residuos farmacéuticos.

Hasta ahora, en la mayoría de los casos, estos materiales solo se han utilizado a pequeña escala. Para aprovechar plenamente sus beneficios, cada vez más empresas invierten en su producción y comercialización a gran escala, y algunas ya han tenido éxito.

Por ejemplo, la industria electrónica emplea materiales MOF para confinar gases tóxicos necesarios en la fabricación de semiconductores. Otros MOF, en cambio, pueden descomponer gases peligrosos, incluidos algunos que pueden utilizarse como armas químicas. Además, diversas compañías están probando estos materiales para capturar dióxido de carbono procedente de fábricas y centrales eléctricas.

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