La Real Academia Sueca de Ciencias ha anunciado a Susumu Kitagawa, Richard Robson y Omar M. Yaghi como ganadores del Nobel de Química por el desarrollo de las estructuras metal-orgánicas, conocidas como MOF. El jurado reconoce una contribución que ha abierto un camino nuevo en el diseño de materiales con propiedades ajustables al detalle.
Con esta decisión se premia una idea poderosa: construir redes cristalinas con enormes cavidades internas donde las moléculas pueden entrar y salir a voluntad. Gracias a esa arquitectura porosa, los MOF sirven para capturar dióxido de carbono, obtener agua del aire en entornos áridos, almacenar gases peligrosos o impulsar reacciones químicas con gran eficiencia; la dotación asciende a 11 millones de coronas suecas, repartidos entre los tres galardonados.
Quiénes son y qué se premia
Kitagawa (Universidad de Kioto), Robson (Universidad de Melbourne) y Yaghi (Universidad de California, Berkeley) son señalados por haber consolidado una nueva forma de pensar la materia: ensamblar iones metálicos y enlazadores orgánicos para crear redes tridimensionales con canales y poros a medida. La Academia subraya que este enfoque proporciona a los químicos herramientas tangibles para afrontar retos globales como la captura de CO2 o la escasez de agua dulce.
Desde el Comité del Nobel se remarca que estos materiales ofrecen funciones a la carta, gracias a su superficie interna descomunal y a la posibilidad de ajustar su química fina. En palabras de los responsables de la evaluación, permiten imaginar soluciones prácticas que hace pocos años parecían ciencia ficción.
Voces del ámbito académico han recalcado el alcance de este campo: investigadores que han colaborado con los premiados destacan que los MOF son materiales versátiles con impacto potencial en energía, medio ambiente y salud, y que su desarrollo ha cambiado el modo en que se conciben los sólidos porosos.
Los tres científicos, referentes internacionales en el área, han impulsado además una comunidad de investigación muy activa en todo el mundo, con cientos de laboratorios generando decenas de miles de variantes estructurales para aplicaciones específicas.
Qué son los MOF y por qué importan
Los MOF (Metal-Organic Frameworks) son redes cristalinas donde nodos metálicos se conectan mediante ligandos orgánicos largos, formando una especie de andamiaje tridimensional. Ese entramado genera poros de distintos tamaños y geometrías en los que se pueden alojar gases y otras moléculas, con un control fino de qué entra, qué sale y cómo interactúa.
La gracia del sistema está en su modularidad: al cambiar el metal o el enlazador orgánico, cambian las propiedades químicas y físicas de la red. Esta capacidad de personalización permite, por ejemplo, favorecer la adsorción de CO2, facilitar reacciones catalíticas o seleccionar selectivamente contaminantes persistentes del agua.
En términos prácticos, el material se presenta como cristales diminutos, con apariencia de grano de sal, pero con una superficie interna enorme si se mide por unidad de masa. Esa superficie es la que hace posible almacenar grandes cantidades de gas o alojar catalizadores de manera muy eficiente.
Una analogía habitual es ver estos materiales como un edificio con habitaciones para moléculas: según la “planta” elegida (metales y ligandos), el inmueble ofrece estancias más grandes, pasillos más estrechos o paredes activas que reaccionan con lo que entra.
Del primer andamiaje a los materiales estables
El punto de partida se sitúa en 1989, cuando Richard Robson combinó iones de cobre con una molécula de cuatro brazos y obtuvo un cristal ordenado y espacioso, repleto de cavidades internas. Aquella estructura demostró el potencial del enfoque, pero resultó frágil y colapsaba con facilidad fuera del disolvente.
Entre 1992 y 2003, Susumu Kitagawa demostró que los gases podían entrar y salir de las redes sin destruirlas y anticipó la posibilidad de dotarlas de flexibilidad estructural, una propiedad clave para que reaccionen de manera inteligente a cambios del entorno.
En paralelo, Omar M. Yaghi logró MOF de gran estabilidad y estableció principios de diseño racional para incorporar funciones deseadas en los poros. Su grupo, además, mostró dispositivos capaces de recoger agua del aire desértico aprovechando la humedad nocturna y su liberación con el calor del amanecer.
Gracias a estos avances, el campo pasó de prototipos frágiles a plataformas robustas y escalables, abriendo la puerta a su adopción industrial y a ensayos piloto en energía, medio ambiente y tecnologías químicas.
Aplicaciones y retos por delante
La lista de usos potenciales es amplia: captura de CO2 de corrientes industriales o directamente del aire, almacenamiento de hidrógeno y otros gases, separación de compuestos persistentes como los PFAS en agua, o la degradación de residuos farmacéuticos en el medio acuático.
Hay MOF que retienen el gas etileno para ralentizar la maduración de frutas, otros encapsulan enzimas que limpian trazas de antibióticos, y algunos actúan como barreras para gestionar gases tóxicos en procesos industriales. Todo ello se apoya en la posibilidad de ajustar geometría y química de los poros.
Expertos de centros europeos de referencia destacan que esta tecnología ha consolidado una forma distinta de diseñar materiales, combinando la estabilidad de la química de metales con la versatilidad de la orgánica. Empresas y laboratorios trabajan ya en escalado y en integración con dispositivos reales.
Quedan retos por resolver, como mejorar la durabilidad bajo condiciones exigentes, abaratar la producción y optimizar la selectividad y la regeneración en ciclos repetidos; aun así, las pruebas de concepto y los primeros despliegues son prometedores.
El reconocimiento a Kitagawa, Robson y Yaghi cristaliza una década de avances que han cambiado el tablero de la ciencia de materiales: una estrategia modular para crear sólidos porosos con funciones hechas a medida que ya están encontrando su sitio en soluciones contra el cambio climático, la gestión del agua y la química sostenible.
