- La Academia Sueca premia a Susumu Kitagawa, Richard Robson y Omar M. Yaghi por el desarrollo de estructuras metalorgánicas (MOF).
- Los MOF son redes porosas de iones metálicos y ligandos orgánicos, diseñables para funciones específicas.
- Hitos clave: construcciones de Robson (1989), avances de Kitagawa (adsorción y flexibilidad) y MOF-5 y diseño racional de Yaghi.
- Aplicaciones: captura de CO2, purificación de agua, gases tóxicos, almacenamiento de hidrógeno y usos en energía y salud.
La Real Academia Sueca de Ciencias ha anunciado el Nobel de Química para Susumu Kitagawa, Richard Robson y Omar M. Yaghi por haber impulsado una nueva familia de materiales: las estructuras metalorgánicas, o MOF por sus siglas en inglés.
A grandes rasgos, los MOF son materiales porosos que permiten alojar, filtrar o liberar moléculas con enorme precisión, algo decisivo para retos como la captura de CO2, la purificación de agua o el almacenamiento de gases para energía.
Qué son los MOF y por qué importan
Estas estructuras se construyen uniendo iones metálicos (nodos) con moléculas orgánicas (enlaces), formando redes tridimensionales repletas de cavidades interconectadas.
La clave está en su superficie interna gigantesca y en que sus poros pueden diseñarse a medida cambiando los componentes básicos, lo que abre la puerta a atrapar sustancias concretas o acelerar reacciones.
Entre sus usos potenciales se encuentran la captura de dióxido de carbono, la separación de contaminantes (incluidos PFAS), la purificación de aire y agua, la catálisis o incluso la conducción eléctrica.
Como resume el Comité Nobel de Química, estas redes brindan materiales a medida con funciones que antes eran difíciles o imposibles de conseguir, una idea que hoy vertebra todo el campo.
De la idea al laboratorio: la trayectoria de los laureados
En 1989, Richard Robson combinó iones de cobre con una molécula de cuatro brazos que se coordinaba de forma predecible, obteniendo un cristal ordenado y espacioso con huecos semejantes a los de un diamante.
Aquella construcción inicial era frágil, pero Robson demostró el intercambio iónico y el flujo de moléculas por su interior, e intuyó que este enfoque permitiría diseñar materiales para tareas como la catálisis.
En paralelo, Susumu Kitagawa perseveró en convertir lo aparentemente inútil en útil: en 1992 presentó estructuras bidimensionales con cavidades y, en 1997, redes tridimensionales con canales abiertos (empleando 4,4′-bipiridina y metales como Co, Ni o Zn).
Tras evacuar el solvente, aquellos materiales se estabilizaban y eran capaces de adsorber y liberar metano, nitrógeno u oxígeno sin deformarse, anticipando la funcionalidad práctica de los MOF.
Un año después, Kitagawa articuló las ventajas diferenciales del enfoque: una química casi ilimitada para integrar funciones y la posibilidad de materiales flexibles o blandos, inaccesibles para otras familias porosas.
Por su parte, Omar M. Yaghi publicó en 1995 redes metalorgánicas estables y acuñó el término «metal‑organic framework»; algunas de sus estructuras soportaban altas temperaturas y ofrecían superficies internas descomunales.
En 1999 presentó el icónico MOF-5, excepcionalmente amplio y estable, cuyo interior dejó atónita a la comunidad por el área accesible escondida en sus poros cúbicos.
Entre 2002 y 2003 demostró el diseño racional de familias enteras de MOF, generando variantes con poros ajustados y alta capacidad de almacenamiento de gases como el metano.
Ese mismo enfoque modular permitió más tarde recolectar agua del aire en condiciones desérticas: el material capturaba vapor durante la noche y, con el calor del amanecer, liberaba agua líquida.
Usos presentes y horizonte tecnológico
Tras miles de estructuras reportadas, el gran reto es el escalado industrial: aunque muchas aplicaciones van avanzando, buena parte de los usos aún se prueban en demostraciones controladas.
En electrónica, ciertos MOF ayudan a confinar gases tóxicos usados en la fabricación de semiconductores, mientras que otros descomponen compuestos nocivos, incluidos algunos de interés para la protección civil.
En medio ambiente, se exploran materiales para capturar CO2 en plantas industriales, retirar PFAS del agua o degradar trazas de fármacos; también se han diseñado MOF que atrapan etileno para alargar la vida útil de frutas.
En energía, los MOF ofrecen opciones para almacenamiento de hidrógeno o metano, así como plataformas catalíticas que aceleran reacciones relevantes para pilas de combustible o procesos químicos.
El ámbito biomédico investiga la liberación controlada de fármacos y la encapsulación de enzimas, junto a nuevas funciones sensóricas, en una muestra de la versatilidad que destaca la comunidad experta.
Voces del sector subrayan su enorme potencial, pero también la necesidad de producir de forma rentable y consistente, algo para lo que el diseño racional —y cada vez más la IA— están resultando claves.
El reconocimiento a Kitagawa, Robson y Yaghi consolida décadas de trabajo que han transformado una idea elegante en una caja de herramientas para la química: materiales porosos diseñables que apuntan a impactos medibles en clima, agua, industria y salud.