Premio Nobel de Química 2025: De 'juguete rompecabezas' a material del siglo

El Premio Nobel de Química 2025 ha sido otorgado a tres científicos que han sido pioneros en el desarrollo de estructuras metalorgánicas (MOF), materiales porosos revolucionarios con un amplio potencial de aplicaciones, desde la captura de agua en desiertos y el almacenamiento de CO₂ hasta la administración de medicamentos en el cuerpo.

Una pantalla muestra a los tres científicos que ganaron el Premio Nobel de Química 2025 durante la ceremonia de anuncio en la Real Academia Sueca de Ciencias en Estocolmo, el 8 de octubre - Foto: REUTERS

El 8 de octubre en Estocolmo (Suecia) fueron galardonados con el 117º Premio Nobel de Química tres científicos: Susumu Kitagawa (74 años, Universidad de Kioto – Japón), Richard Robson (88 años, Universidad de Melbourne – Australia) y Omar M. Yaghi (60 años, Universidad de California – Berkeley, EE.UU.).

Sus logros cuentan una hermosa historia de ambición intelectual, perseverancia en la investigación y el poder de la colaboración científica transfronteriza.

Aplicación de material de espuma multiusos

El trabajo ganador se titula "Desarrollo de estructuras metalorgánicas" (MOF). En esta estructura, los iones metálicos actúan como base, unidos a largas moléculas orgánicas que contienen radicales de carbono. Esta combinación crea cristales con grandes cavidades: materiales porosos con propiedades únicas.

Al modificar los componentes básicos, los químicos pueden diseñar MOF para capturar y almacenar sustancias específicas, promover reacciones químicas o conducir electricidad.

"Las estructuras metalorgánicas tienen un potencial enorme y abren oportunidades sin precedentes para crear materiales personalizados con muchas funciones nuevas", afirmó Heiner Linke, presidente del Comité Nobel de Química, en la ceremonia de entrega de premios.

A partir de los descubrimientos pioneros de tres científicos, los investigadores han desarrollado decenas de miles de tipos diferentes de MOF, abriendo innumerables direcciones para la ciencia y la tecnología.

La historia comienza en 1989, cuando el profesor Richard Robson de la Universidad de Melbourne (Australia) intentó explotar una nueva forma de crear estructuras químicas.

Combinó iones de cobre con carga positiva con una molécula de cuatro brazos que tenía un grupo químico que atraía iones de cobre en la punta de cada brazo. El resultado fue un cristal con una estructura ordenada y de espacio abierto, como un diamante con innumerables cavidades.

Robson y sus colegas desarrollaron entonces el principio de "varilla-nodo" para crear una red de coordinación hueca, lo que allanó el camino para el diseño de estructuras metalorgánicas con la forma deseada. Sin embargo, las estructuras iniciales eran inestables y propensas al colapso, lo cual constituyó el mayor obstáculo en la etapa inicial.

Tres continentes en un solo avance

Sin embargo, dos científicos, Susumu Kitagawa y Omar Yaghi, le dieron a este método una base sólida. Entre 1992 y 2003, realizaron una serie de descubrimientos revolucionarios.

En la Universidad de Kioto (Japón), el profesor Kitagawa desmintió la idea popular anterior a 1997 de que los cristales orgánicos huecos colapsarían si no hubiera nada en su interior.

Demostró que era posible crear híbridos organometálicos que fueran a la vez porosos y resistentes, y que los gases podían fluir dentro y fuera de estas estructuras. También acuñó el término «MOF respirables», que describe la capacidad de los MOF de expandirse y contraerse en respuesta a las moléculas que adsorben, de forma similar a los pulmones humanos.

Como joven estudiante de posgrado y futuro profesor, Yaghi se preguntaba por qué la química de materiales se limitaba a "agitar y hornear". A partir de ahí, se le ocurrió la idea de "coser" bloques moleculares como un rompecabezas para crear una red cristalina según el diseño.

Este pensamiento se convirtió en la base de la «química reticular», y fue él quien acuñó el nombre MOF para el nuevo material. También desarrolló diseños teóricos y creó el material clásico MOF-5, con su enorme área superficial y alta estabilidad.

Tras noches de insomnio en el laboratorio, cristales agrietados e innumerables fracasos, el Sr. Robson sentó las bases de los MOF. El Sr. Kitagawa demostró la porosidad flexible, y el Sr. Yaghi sistematizó los métodos y el lenguaje para ayudar a la comunidad científica a seguir expandiendo sus aplicaciones a la manufactura y la vida.

Aunque trabajan por separado en tres continentes, estos tres gigantes de la química han sido colegas y amigos cercanos durante décadas, complementando sus avances de investigación desde 1989.

Olof Ramström, miembro del Comité Nobel de Química, comparó su descubrimiento con "la bolsa mágica de Hermione Granger" en los libros de Harry Potter, pequeña por fuera pero lo suficientemente grande como para contener un mundo entero en su interior.

Esos primeros años y décadas de investigación han dado como resultado el prestigioso Premio Nobel que hoy otorgamos. La historia de MOF, por supuesto, apenas comienza.

(a) Proceso de formación de MOF; (b) Proceso de adsorción de gas u otras sustancias en MOF - Datos: SPRINGER; Datos: TV

Del laboratorio a la vida

Los MOF se utilizan ampliamente en la producción y la vida cotidiana. Además de los usos mencionados por el Comité Nobel, este material también puede almacenar emisiones de CO₂ para convertirlas en productos orgánicos útiles, liberar fármacos en el organismo, catalizar reacciones químicas e incluso ralentizar la maduración de las frutas al atrapar el etileno.

Estos ejemplos muestran que los MOF no sólo son materiales porosos “agradables” para la investigación básica, sino también importantes plataformas tecnológicas para la energía, el medio ambiente y la biomedicina, que contribuyen a mejorar la calidad de vida.

En Vietnam, numerosos grupos de investigación en universidades e institutos científicos han aplicado MOF en catálisis, almacenamiento de gases y liberación de fármacos. Esto demuestra que los científicos nacionales se mantienen al día con las tendencias tecnológicas avanzadas.

En los próximos años, los MOF se introducirán en procesos semiindustriales, integrados en equipos de recolección de agua, captura de CO₂, columnas de adsorción y membranas de filtración fina.

Se espera que en los próximos 5 a 10 años, los MOF se puedan diseñar a pedido para el almacenamiento seguro de hidrógeno, la separación molecular selectiva, la detección ambiental de alta sensibilidad y la catálisis química ecológica, reduciendo los costos de energía, disminuyendo las emisiones y abriendo una nueva generación de mercados de materiales estructurales.

Con el rápido desarrollo de la inteligencia artificial, no es imposible que la IA promueva la creación de MOF con alto valor de aplicación en muchos otros campos.

El profesor Omar Yaghi y su huella en VNU-HCM

El profesor Yaghi visitó el campus de VNU-HCM en 2010 - Foto: DPCC

Durante 30 años de creación y desarrollo, VNU-HCM siempre ha recibido la valiosa compañía de muchos expertos y científicos internacionales: amigos sinceros y dedicados que han aportado grandes lecciones en gestión, investigación e innovación.

En particular, el profesor Omar M. Yaghi (Universidad de California, Berkeley - UCB), el científico líder mundial en estructuras metalorgánicas (MOF), ha dejado una profunda huella en VNU-HCM.

Con un estilo de trabajo estricto pero inspirador, el profesor no sólo ayuda a lograr muchos resultados específicos sino que también contribuye a remodelar la conciencia de la escuela y la cultura de investigación científica.

Del proceso de cooperación, VNU-HCM ha extraído lecciones valiosas: Disciplina y pasión: El trabajo científico requiere seriedad, pasión intensa y disciplina de laboratorio estándar; Calidad sobresaliente : Toda investigación debe cumplir con los estándares internacionales, publicada solo en las revistas más prestigiosas; Talento y trato: Los científicos deben contar con el apoyo de asesores líderes, condiciones de investigación adecuadas y un régimen acorde con el "valor de mercado"; Aplicabilidad: Si bien es investigación básica, debe aspirar a la capacidad de aplicar y atraer financiación, algo que el propio profesor Yaghi ha hecho directamente con VNU-HCM; Humanidad y rigor: Estricto en la experiencia pero amable, cercano y siempre dispuesto a compartir.

En 2022, el profesor Omar M. Yaghi recibió el Premio VinFuture, pero lo más importante son los valores que dejó: desde la formación de la joven generación de científicos, la construcción de Centros de Excelencia (CoE), hasta la difusión del espíritu de investigación profesional y la dedicación al conocimiento.

Profesor asociado, Dr. PHAN THANH BINH (exdirector de VNU-HCM)

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Profesor asociado, Dr. Nguyen Thanh Vinh - Lyly Nguyen

Fuente: https://tuoitre.vn/nobel-hoa-hoc-2025-tu-do-choi-xep-hinh-den-vat-lieu-the-ky-20251008222351112.htm