Científicos del CONICET explican por qué ganaron el Nobel de Química los creadores de las “estructuras metalorgánicas”

La Real Academia Sueca de Ciencias otorgó hoy el Premio Nobel de Química 2025 a tres científicos que crearon las llamadas “estructuras metalorgánicas” (MOF): estructuras moleculares con amplios espacios por los que pueden fluir gases y otras sustancias químicas. Se trata de Susumu Kitagawa, científico de la Universidad de Kioto, Japón, Richard Robson de la Universidad de Melbourne, Australia, y Omar M. Yaghi, de la Universidad de California, Berkeley, EE. UU., tres hombres que, según referentes de este campo de estudio del Consejo, revolucionaron la arquitectura molecular y crearon materiales capaces de solucionar algunos de los mayores desafíos a los que se enfrenta hoy la humanidad, como la purificación del agua, la descomposición de trazas de fármacos en el medio ambiente, el almacenamiento de gases tóxicos o la recolección de agua del desierto.

“Las estructuras metalorgánicas tienen un potencial enorme y brindan oportunidades nunca antes previstas para materiales hechos a medida con nuevas funciones”, afirmó Heiner Linke, presidente del Comité Nobel de Química, durante la premiación. “Susumu Kitagawa, Richard Robson y Omar Yaghi desarrollaron una nueva forma de arquitectura molecular. En sus estructuras, los iones metálicos funcionan como pilares unidos por largas moléculas orgánicas (carbonadas). Juntos, los iones y moléculas metálicas se organizan para formar cristales con grandes cavidades. Estos materiales porosos se denominan MOF. Al variar los componentes básicos de las MOF, los químicos pueden diseñarlas para capturar y almacenar sustancias específicas. Las MOF también pueden impulsar reacciones químicas o conducir electricidad”, explicó la Real Academia Sueca en un comunicado de prensa.

“Es un premio super justo. En la comunidad de químicos nos veníamos preguntando hacía rato cuándo le iban a dar el premio a los MOF”, comenta el científico del CONICET Galo Soler Illia, director del Instituto de Nanosistemas de la Universidad Nacional de San Martín (INS, UNSAM), pocas horas después de conocer la noticia. “Estos tres químicos tienen una creatividad y una capacidad de generar nuevos materiales capaz de ser aplicables dignas de destacar. Usaron algo muy usual en la química, que es el enlace de coordinación, para construir con una gran fantasía e inventiva un montón de ladrillos y crear nuevos materiales. Algo alucinante que, después algunas décadas, ya se puede fabricar de manera masiva y barata, con lo cual tienen muchas aplicaciones y dentro de muy poco van a llegar al mercado. Además los he visto dar conferencias y son unos fenómenos”.

Y continúa: “Imaginate un edificio que está construido con vigas y conectores de esas vigas. Las vigas son moléculas orgánicas y los conectores, iones inorgánicos. Por eso se llaman estructuras metalorgánicas”, explica. Las MOF, que fueron descubiertas por Robson a fines de los 80, en Australia, y luego perfeccionadas por Kitagawa y Yaghi, “desataron una furia porque es como usar bloques de construcción como LEGOS para hacer edificios con habitaciones nanométricas, microscópicas, muy chiquitas, que pueden albergar gases. Un gramo de estos materiales es como una esponja que puede contener uno 4 mil metros cuadrados por gramo, por lo cual, un gramo y medio de esta sustancia contienen en sí mismo la superficie de una cancha de fútbol”, dice Soler Illia.

Tal como explica el investigador, en Argentina existen muchos grupos científicos que usan a los MOF los usan para contaminantes, como censores, como bactericidas. “Estos compuestos son como un gran LEGO con el que uno se puede entusiasmar y armar una enorme cantidad de bloques de construcción, y eso lleva a que vos tengas la oportunidad de de hacer edificios con paredes flexibles, con paredes que iluminan, con propiedades magnéticas. A partir de ciertas reacciones químicas muy simples se abre una puerta para tener una enorme cantidad de nuevas estructuras para una cantidad de aplicaciones prácticamente ilimitada”.

Uno de los profesionales argentinos que utiliza los MOF en sus proyectos es Germán Gómez, que es científico del CONICET por la Universidad de San Luis y realizó su posdoctorado junto a Soler Illia. Gómez se dedica al estudio de MOF para el campo del censado químico y hacia la degradación de contaminantes mediante la fotocatálisis. El año pasado, de hecho, conoció a Yaghi, uno de los premiados, cuando le otorgaron el título honoris causa en la Universidad Nacional de Córdoba. “Allí dio una charla plenaria en la que la que trató temáticas ambientales, como la captura de dióxido de carbono a partir de estos nanomateriales como la captura de agua en ambientes áridos como el desierto. Habló de aplicaciones reales con problemáticas medioambientales reales. Doy fe de que es un científico muy amable y abierto a las colaboraciones y siempre se muestra activo hacia el uso de estos materiales hacia aplicaciones realmente llamativas”, asegura Gómez.

Para este científico, “los MOF me aportaron una plataforma extraordinaria y muy versátil para desarrollar materiales con alta selectividad y sensibilidad en el campo de censado químico. Los MOF son un gran aporte a la química y abrieron la puerta a materiales sólidos con propiedades diseñables”. Desde el Instituto de Investigaciones en Tecnología química (INTEQUI) en el que trabaja actualmente, Gómez utiliza las MOF en diversas aplicaciones, como la absorción de monóxido de carbono y la degradación de contaminantes mediante catálisis o fotocatálisis. También a la detección de analitos como agrotóxicos, compuestos volátiles orgánicos y iones metálicos mediante el mecanismo de la fotoluminiscencia.

“Es excelente que le hayan otorgado este premio en conjunto. Significa la validación de décadas de trabajo en las cuales se han utilizado los MOF para enormes posibilidades y aplicaciones que van más allá de lo teórico”, dice Gómez. Para los que utilizamos estos materiales es una noticia que nos motiva, porque estamos trabajando en una rama que va a tener más atención, más recursos y una expectativa aún más alta. Se abre una nueva etapa en los MOF donde se va a profundizar su aplicación real y su compatibilidad en dispositivos reales, además de poner énfasis en su utilización a gran escala en un uso práctico. Si podemos lograr eso, que es una cuestión bastante crucial, el reconocimiento del Nobel pasará de ser simbólico a ser un beneficio tangible para la sociedad”, señala.
La historia detrás del Nobel

Todo comenzó en 1989, cuando Richard Robson experimentó con el uso de las propiedades inherentes de los átomos de una forma novedosa. Combinó iones de cobre con carga positiva con una molécula de cuatro brazos; esta tenía un grupo químico que era atraído por los iones de cobre en el extremo de cada brazo. Al combinarse, se unieron para formar un cristal amplio y ordenado. Era como un diamante lleno de innumerables cavidades.

Robson reconoció de inmediato el potencial de su construcción molecular, pero era inestable y colapsaba con facilidad. Sin embargo, Susumu Kitagawa y Omar Yaghi sentaron bases sólidas para este método de construcción; entre 1992 y 2003, realizaron, por separado, una serie de descubrimientos revolucionarios. Kitagawa demostró que los gases pueden fluir dentro y fuera de las construcciones y predijo que los MOF podrían hacerse flexibles. Yaghi creó un MOF muy estable y demostró que puede modificarse mediante un diseño racional, dotándolo de propiedades nuevas y deseables. Tras los revolucionarios descubrimientos de los galardonados, los químicos han construido decenas de miles de MOF diferentes.
 
Por Cintia Kemelmajer