Notícies i actualitat

El Premi Nobel de Química 2025 ha reconegut un dels avenços més transformadors de la ciència moderna: el desenvolupament de les xarxes metal·loorgàniques (metal-organic frameworks, MOF), una família de materials porosos capaços de capturar, emmagatzemar i transformar substàncies amb una precisió sense precedents. Els guardonats, Susumu Kitagawa, Richard Robson i Omar M. Yaghi, han estat les figures clau que, al llarg de dècades, han convertit una idea que semblava gairebé utòpica —l’arquitectura molecular predictible— en una realitat amb impacte global. Convidat per la Societat Catalana de Química, Arnau Carné-Sánchez, Ramón y Cajal Fellow a la Universitat Autònoma de Barcelona, va impartir la conferència Metal-organic framewoks (MOFs): l’art d’organitzar el buit, en què ha explicat quines van ser les contribucions dels premiats i quin és el futur d’aquestes xarxes o marcs.

L’origen d’aquesta revolució es remunta a finals dels anys vuitanta, quan Richard Robson va sorprendre la comunitat científica demostrant que es podien construir xarxes cristal·lines tridimensionals amb cavitats àmplies i ben definides. El seu treball, basat en la combinació d’ions metàl·lics i lligands orgànics, va mostrar que era possible ordenar la matèria a escala atòmica d’una manera controlada, una fita que fins llavors semblava impossible.

Tot i que les primeres estructures eren inestables, la seva visió ja anticipava moltes de les funcions que avui defineixen les MOF: la capacitat d’adsorbir gasos, l’intercanvi iònic, la modificació química de les superfícies internes o la integració de centres catalítics. A partir d’aquí, aquest camp d’investigació va evolucionar ràpidament.

A principis dels anys noranta, Susumu Kitagawa va aportar resultats que confirmaven que aquests materials no només podien retenir molècules, sinó també deixar-les entrar i sortir de manera reversible, revelant una porositat efectiva i funcional. Però el més sorprenent va ser descobrir que algunes d’aquestes estructures es podien deformar lleugerament en resposta a estímuls com la presència de gasos, la temperatura o la pressió, un comportament insòlit en l’estat sòlid. Kitagawa va batejar aquests materials com a cristalls porosos tous, i en va establir una classificació que encara guia la recerca en aquest camp.

El tercer impuls decisiu el va donar Omar M. Yaghi, que va introduir un enfocament completament nou en la síntesi de materials: la síntesi reticular. Aquest mètode proposa dissenyar «peces moleculars» que encaixin de forma predictible, com si fossin peces d’un joc de construcció. Des d’aleshores s’han creat desenes de milers de MOF, algunes amb capacitat de capturar CO₂ amb una eficiència superior a la dels sistemes industrials convencionals, d’altres capaces d’extreure aigua de l’aire en zones desèrtiques o de retenir compostos molt contaminants com els PFAS. També n’hi ha que poden emmagatzemar hidrogen i metà, essencials per a una transició energètica neta, o que actuen com a catalitzadors ultraeficients en reaccions químiques complexes. La indústria, conscient del seu potencial, ja ha començat a incorporar-les en processos reals, i algunes MOF formen part de projectes pilot de captura de carboni i de sistemes de purificació d’aigua a gran escala. El que distingeix les MOF d’altres materials porosos és la seva flexibilitat conceptual: les seves cavitats i propietats es poden dissenyar a mida, i permeten imaginar materials personalitzats per a gairebé qualsevol aplicació. Aquest canvi de paradigma ha traslladat la química de l’estudi de molècules individuals a la possibilitat de construir xarxes tridimensionals infinites amb funcionalitats programables. Per això el Nobel de Química 2025 no premia un descobriment puntual, sinó una autèntica transformació científica. Gràcies a la visió fundacional de Robson, la identificació del comportament dinàmic de Kitagawa i l’arquitectura reticular de Yaghi, la química ha ampliat les seves eines d’una manera decisiva.

Les MOF s’han convertit en un dels pilars dels materials avançats, amb un futur que apunta directament cap als grans reptes del segle XXI: la sostenibilitat, l’energia neta i la gestió intel·ligent dels recursos.