Il premio Nobel per la chimica 2025 va al giapponese Susumu Kitagawa, all’inglese Richard Robson e al giordano Omar M. Yaghi, “per lo sviluppo di strutture metallo-organiche”.

“I vincitori – spiega il sito del Nobel Prize – hanno sviluppato un nuovo tipo di architettura molecolare. Le strutture da loro create – strutture metallo-organiche – contengono grandi cavità in cui le molecole possono fluire dentro e fuori. I ricercatori le hanno utilizzate per raccogliere acqua dall’aria del deserto, estrarre inquinanti dall’acqua, catturare l’anidride carbonica e immagazzinare idrogeno”.

Grazie alle loro ricerche, i tre scienziati hanno offerto ai chimici nuove opportunità per risolvere alcune delle maggiori sfide che oggi dobbiamo affrontare.

Chi sono i tre vincitori: S.Kitagawa nato a Kyoto nel 1951 è attualmente professore all’Università di Kyoto, Giappone; R.Robson nato nel Regno Unito nel 1937 è professore all’Università di Melbourne, Australia e O.Yaghi nato nel 1965 ad Amman in Giordania insegna all’Università di Berkeley in California.

Nelle loro strutture gli ioni (atomo/i che hanno perso o acquisito uno o più elettroni) metallici fungono da pilastri collegati da lunghe molecole organiche (a base di carbonio). Insieme, gli ioni metallici e le molecole sono organizzati per formare cristalli che contengono grandi cavità. Questi materiali porosi sono chiamati strutture metallo-organiche (MOF). Variando i mattoni utilizzati per “costruire” le  MOF, i chimici possono progettarle ad hoc, per catturare e immagazzinare sostanze specifiche. Le MOF possono anche guidare reazioni chimiche o condurre elettricità.

“Le strutture metallo-organiche hanno un potenziale enorme, offrendo opportunità inaspettate per materiali personalizzati con nuove funzioni”, afferma Heiner Linke, presidente del Comitato Nobel per la chimica.

Ad iniziare questa avventura che avrebbe portato al premio Nobel, è stato Robson che nel 1989 decise di sperimentare un nuovo utilizzo di certe proprietà intrinseche degli atomi. Mise insieme ioni di rame con carica positiva con una molecola a quattro bracci, la cui struttura era attratta dagli ioni rame all’estremità di ciascun braccio. Robson osservò che dalla loro unione si formava un cristallo ordinato e spazioso, come un diamante pieno di innumerevoli cavità. Una struttura che aveva un importante potenziale, ma che purtroppo era instabile e collassava con facilità.

Qui entrano in scena  Susumu Kitagawa e Omar Yaghi che contribuirono a fornire a questo metodo di costruzione una solida base grazie ad una serie di scoperte rivoluzionarie che ciascuno di loro fece separatamente tra il 1992 e il 2003.  Kitagawa dimostrò che i gas possono fluire dentro e fuori dalle costruzioni e predisse che i MOF potevano essere resi flessibili. Yaghi creò un MOF molto stabile e dimostrò che può essere modificato utilizzando una progettazione razionale, conferendogli proprietà nuove e desiderabili, come ad esempio, la capacità preziosissima di assorbire l’umidità dall’aria e trasformarla in acqua potabile.

Grazie alle rivoluzionarie scoperte dei vincitori, i chimici hanno creato decine di migliaia di MOF diversi. Alcuni di questi potrebbero contribuire a risolvere alcune delle più grandi sfide dell’umanità, con applicazioni che includono la separazione dei PFAS dall’acqua, la scomposizione di tracce di farmaci nell’ambiente, la cattura dell’anidride carbonica o la raccolta di acqua dall’aria del deserto. (Rita Lena)