Un nuevo tipo de materiales con múltiples aplicaciones, entre ellas la de extraer agua del aire del desierto, ha sido reconocido con el premio Nobel de Química de este año.
Los premiados son el japonés Susumu Kitagawa (de la Universidad de Kioto, en Japón), el británico Richard Robson (de la Universidad de Melbourne, en Australia) y Omar Yaghi (de la Universidad de California en Berkeley, en EE.UU., que tiene una triple nacionalidad jordana, saudí y estadounidense).
Han recibido el premio “por el descubrimiento de las armazones metal–orgánicas” (conocidas como MOF, por sus siglas en inglés), según el veredicto de la Real Academia de Ciencias Sueca, que otorga el galardón.
Omar Yaghi, con una maqueta de una MOF en que se puede apreciar que se trata de una estructura química con cavidades
“Han creado construcciones moleculares con grandes espacios a través de los que pueden fluir gases y otros compuestos”, destaca la academia sueca en el comunicado en que anuncia el premio. “Estas construcciones, las armazones metal–orgánicas, pueden utilizarse para recolectar agua del aire del desierto, capturar dióxido de carbono, almacenar gases tóxicos o catalizar reacciones químicas”.
“Tienen un potencial enorme”, destaca Heiner Linke, presidente del Comité Nobel de Química. “Aportan oportunidades insospechadas para materiales ya existentes, [que adquieren] nuevas funciones”.
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Según la academia sueca, las MOF “pueden contribuir a resolver algunos de los mayores retos de la humanidad, con aplicaciones que incluyen separar las PFAS del agua [por las sustancias perfluoroalquiladas, conocidas como contaminantes eternos] o degradar restos de fármacos en el medio ambiente”, además de capturar dióxido de carbono de la atmósfera para mitigar el cambio climático y obtener agua en el desierto.
Las MOF son estructuras tridimensionales con cavidades grandes a escala molecular. Están formadas por iones metálicos unidos por largas moléculas orgánicas. Modificando los componentes empleados para construirlas, se pueden diseñar a medida para capturar compuestos químicos específicos.
Susumu Kitagawa muestra un modelo de una MOF
Fue el británico Richard Robson quien, trabajando ya en la Universidad de Melbourne, inauguró este campo de investigación. En 1989, después de haber estado pensando en el tema durante quince años, llevó a cabo la idea de combinar iones de cobre con moléculas que tenían cuatro brazos. Cada uno de los brazos tenía, en su extremo, un componente que atraía más iones de cobre. De este modo obtuvo una estructura ordenada con cavidades en su interior.
Robson era consciente del potencial de su descubrimiento si se resolvía un problema de ingeniería química. Las estructuras que creaba eran inestables y se deshacían fácilmente, lo que limitaba su uso práctico. Susumu Kitagawa y Omar Yaghi, trabajando de manera independiente en Japón y EE.UU., encontraron las soluciones en una serie de investigaciones presentadas entre 1992 y 2003.
Las MOF “pueden contribuir a resolver algunos de los mayores retos de la humanidad”, destaca la academia sueca
Yaghi, que trabajaba en la Universidad Estatal de Arizona, consiguió crear MOF altamente estables, que resistían temperaturas superiores a 300 grados, y demostró que se podían modificar de manera racional para que tuvieran las propiedades deseadas. Desde entonces, químicos de todo el mundo “han construido decenas de miles de MOF diferentes”, destaca la academia sueca.
Kitagawa, que trabajaba en la Universidad Kindai en Osaka, demostró que los gases podían entrar y salir de las MOF y se dio cuenta de que estas construcciones podían ser flexibles. Curiosamente, gran parte de sus proyectos de investigación no consiguieron financiación porque los evaluadores consideraron que no tendrían ninguna utilidad.
Fue Yaghi quien acuñó el término metal-organic framework (MOF, traducido al español como armazón metal–orgánica) en un artículo publicado en Nature en 1995. También fue él quien creó una MOF con la que recolectó agua del aire en el desierto de Arizona.
Los tres premiados se repartirán a partes iguales los once millones de coronas suecas (un millón de euros) con que está dotado el Nobel este año. Recibirán el galardón en una ceremonia que se celebrará el 10 de diciembre en Estocolmo (Suecia), coincidiendo con la fecha en que murió Alfred Nobel.
El campo de las MOF era considerado desde hace algunos años un claro candidato a ser reconocido con el Nobel. Yaghi, y en menor medida Kitagawa y Robson, había recibido algunos de los premios más importantes del mundo en química. Entre ellos, el premio Wolf, considerado la antesala del Nobel. En España Yaghi recibió en 2018 el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas.
Como en años anteriores, el Nobel de Química es el tercero que se ha hecho público. El lunes se concedió el de Medicina a los estadounidenses Mary Brunkow y Fred Ramsdell y al japonés Shimon Sakaguchi por el descubrimiento de las células que regulan el sistema inmune para que no ataque el propio cuerpo. Ayer se anunció el de Física el británico John Clarke, el francés Michel Devoret y el estadounidense John Martinis por el descubrimiento de efectos cuánticos a escala macroscópica, un avance que ha sentado las bases para desarrollar nuevas tecnologías cuánticas. Mañana se dará a conocer el de Literatura, el viernes el de la Paz y el lunes 13, el de Economía.
El año pasado recibieron el premio Demis Hassabis, John Jumper y David Baker por los avances en biología computacional que han revolucionado la investigación sobre proteínas.
