Pensándolo bien...
El Premio Nobel de Química 2025 ha sido otorgado al japonés Susumu Kitagawa, al británico-australiano Richard Robson y al estadounidense, de origen jordano-palestino, Omar Yaghi por su desarrollo de estructuras organometálicas, los llamados metal-organic frameworks (MOF), una arquitectura molecular novedosa con cavidades internas capaces de dejar fluir gases y otras sustancias químicas.
En el anuncio, el presidente del Comité del Nobel de Química, Heiner Linke, comparó esas estructuras con habitaciones de un hotel: “las cavidades interiores son casi como las habitaciones de un hotel, de modo que las moléculas huéspedes pueden entrar y también volver a salir del mismo material”. Esta analogía enfatiza la idea de un espacio interno bien definido, accesible y funcional. Linke también señaló que estos descubrimientos allanan el camino para diseñar materiales capaces de separar sustancias químicas tóxicas del agua residual o captar agua en ambientes áridos.
El punto de partida se encuentra en los experimentos iniciales de Robson a finales de la década de los ochenta, cuando combinó iones de cobre con moléculas orgánicas con cuatro brazos para intentar construir una red con espacios internos. El resultado fue una estructura cristalina con cavidades, pero era inestable y tendía al colapso. Robson reconoció su potencial, pero evidenció que hacía falta fortalecer la arquitectura molecular. Posteriormente, entre 1992 y 2003, Kitagawa y Yaghi desarrollaron avances decisivos. Kitagawa demostró que los gases podían entrar y salir de las estructuras, y predijo que sería posible construir marcos flexibles. Yaghi diseñó estructuras altamente estables y mostró que podían modificarse de forma racional, es decir, adaptándolas para capturar moléculas específicas o realizar funciones químicas determinadas. Esta combinación de enfoque teórico e ingenioso diseño permitió convertir ideas prometedoras en materiales robustos, útiles y reproducibles.
Con el paso del tiempo, estos trabajos iniciales han desencadenado una nueva rama científica. Químicos de todo el mundo han ideado y propuesto decenas de miles de estructuras MOF con distintas propiedades, tamaños de poro, composiciones metálicas y ligandos orgánicos. Gracias a ello, la comunidad científica ha podido explorar aplicaciones tan variadas como capturar dióxido de carbono, separar contaminantes del agua, almacenar hidrógeno o extraer agua del aire en zonas desérticas.
El Comité del Nobel argumentó que estos científicos fueron responsables de diseñar una nueva forma de estructura molecular que combina metales como nodos con moléculas orgánicas que actúan como conectores (ligandos). El resultado es una red cristalina donde se crean espacios vacíos internos por los que pueden moverse gases y otras sustancias químicas.
Podría decirse que estas estructuras se comportan como una ciudad escondida dentro de un grano de arena. Desde fuera parecen minúsculas y compactas, pero en su interior albergan avenidas infinitas, túneles y plazas microscópicas donde las moléculas circulan como peatones invisibles. Un solo fragmento del tamaño de un cubo de azúcar contiene tal entramado de pasadizos que su superficie interna podría cubrir varios campos de fútbol. Esa arquitectura porosa, tan ordenada como un urbanismo atómico, convierte a los MOF en auténticas metrópolis moleculares diseñadas para hospedar, retener y liberar sustancias a voluntad.
Otro aspecto clave es el control de la síntesis, porque los investigadores pueden variar el metal, el ligando, el tamaño del grupo orgánico o cambios menores, y aún así formar la misma topología estructural, simplemente escalando los poros internos. Este control a nivel molecular ha sido históricamente muy difícil en Química, y su dominio representa un hito técnico. El nivel de control es lo que distingue estos avances porque no se trata solo de estructuras porosas aleatorias, sino de redes diseñables, adaptables y funcionales.
Imagen creada con ayuda de ChatGPT con DALL-E
Las estructuras organometálicas ofrecen posibilidades extraordinarias para la ciencia aplicada y la tecnología en la captura de gases y contaminantes, porque pueden atrapar dióxido de carbono (CO₂) de gases industriales o del aire ambiente, contribuyendo a mitigar el cambio climático. También pueden intervenir en la purificación de agua, porque: pueden adsorber sustancias tóxicas, contaminantes o moléculas indeseadas del agua residual o del agua ambiental. De igual forma participar en la recolección
de agua en ambientes áridos, ya que algunos MOF pueden extraer humedad del aire incluso en condiciones de baja humedad, lo cual abre posibilidades para tecnologías de abastecimiento de agua en zonas desérticas. Son útiles en el almacenamiento de gases energéticos: como hidrógeno o metano, para usos en energía y transporte. Participan en la catálisis personalizada, porque los poros y superficies internas pueden diseñarse para favorecer reacciones químicas específicas. Finalmente, son aplicacnles a los procesos de separaciones moleculares, al permitir la diferenciación entre moléculas similares —por tamaño, forma o polaridad, tanto para procesos industriales como farmacéuticos.
Estos usos muestran cómo una idea hasta hace poco puramente conceptual, cual es la de estructuras porosas controladas a nivel molecular, lo que puede traducirse en aplicaciones reales frente a desafíos globales, como el cambio climático, escasez de agua y contaminación.
Los protagonistas: quiénes son los galardonados
El galardón al desarrollo de los MOF reconoce algo más que un avance técnico, porque reconoce el surgimiento de un nuevo tipo de arquitectura molecular con impacto potencial en la sostenibilidad y tecnología avanzada, como reconoce el comité del Nobel. La ciencia transformadora, a menudo, requiere décadas de esfuerzo persistente, interconexión entre diferentes equipos y una visión que atraviesa lo fundamental y lo aplicable. Más de cien mil estructuras MOF han sido diseñadas hasta la fecha, y muchas más siguen siendo sintetizadas o simuladas
En un mundo que enfrenta crisis ambientales, la capacidad de diseñar «habitaciones» moleculares inteligentes y funcionales representa una de las promesas más elegantes de la química moderna. Con estas estructuras, lo poroso deja de ser considerado un defecto, y pasa a ser una virtud controlada. En el fondo, este Nobel celebra no solo qué hacen los átomos, sino cómo los diseñamos, y para qué fines, abriendo puertas a materiales del futuro capaces de contribuir al bienestar global.
Sopa de letras: EL NOBEL DE LOS ARQUITECTOS MOLECULARES
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