Il Premio Nobel per la Chimica 2025 è stato assegnato a Susumu Kitagawa, Richard Robson e Omar M. Yaghi "per lo sviluppo di strutture metallo-organiche (MOF)". Le loro scoperte dimostrano come la chimica reticolare, ovvero la combinazione intenzionale di elementi costitutivi molecolari, possa creare materiali porosi con ampie superfici interne e funzioni modulabili. Questi progressi sono alla base di promettenti applicazioni dei MOF, dai materiali per la cattura del carbonio ai materiali per l'energia pulita che supportano soluzioni pratiche per il cambiamento climatico.
Le radici concettuali dei Metal-Organic Framework (MOF) risalgono ai polimeri di coordinazione studiati a metà del XX secolo, ma le innovazioni della fine degli anni '80 e degli anni '90 hanno trasformato assemblaggi fragili in reti robuste e permanentemente porose. Richard Robson ha pubblicato influenti lavori iniziali sui framework di coordinazione 3D, gettando le basi per architetture progettabili. Negli anni '90, Omar Yaghi ha formalizzato la chimica reticolare, dimostrando come forti legami metallo-linker e unità costruttive secondarie (SBU) producano framework stabili con porosità permanente (ad esempio, MOF-5). Susumu Kitagawa ha sviluppato framework flessibili e funzionali, ampliando il panorama della ricerca sui materiali avanzati e delle applicazioni reali dei MOF.
Tre caratteristiche spiegano perché i Metal-Organic Framework (MOF) hanno vinto il Premio Nobel per la Chimica 2025 e continuano a dare impulso alla ricerca:
La combinazione di elevata area superficiale e posizioni di sintonizzabilità chimica Strutture metallo-organiche (MOF) per affrontare sfide urgenti:
Sebbene siano state segnalate migliaia, anzi decine di migliaia, di strutture metallo-organiche (MOF), solo un sottoinsieme soddisfa criteri pratici di stabilità a lungo termine, tolleranza all'umidità, producibilità e costo. Gli sforzi attuali si concentrano sulla sintesi scalabile, sulla lavorazione a basso consumo di solventi ed energia, sulla pellettizzazione e modellatura e sull'integrazione in membrane, letti e contattori. La valutazione del ciclo di vita e la riciclabilità sono sempre più centrali, garantendo che le applicazioni MOF siano in linea con i principi della chimica sostenibile nella transizione dal laboratorio all'impianto.
Il Premio Nobel per la Chimica 2025 riconosce come un progresso concettuale, la chimica reticolare, si sia trasformato in una piattaforma versatile per la progettazione di materiali porosi con proprietà prevedibili. Sottolinea inoltre il contributo costante di Susumu Kitagawa, Omar Yaghi e Richard Robson, le cui idee fondamentali si sono evolute attraverso decenni di chimica iterativa, ingegneria dei materiali, calcolo e collaborazione. Il premio sottolinea il potenziale dei framework metallo-organici (MOF) per fornire applicazioni MOF di impatto nei materiali per la cattura del carbonio, nei combustibili puliti e nei sistemi idrici resilienti.
Il futuro dei Metal-Organic Framework (MOF) è profondamente interdisciplinare. La scoperta basata sull'intelligenza artificiale, lo screening ad alto rendimento e la progettazione incentrata sui dati stanno accelerando la selezione dei candidati; i sistemi ibridi (MOF-membrane polimeriche, MOF-compositi catalizzatori) ampliano i limiti prestazionali; e le prove sul campo chiariranno durabilità ed economicità. Con il superamento degli ostacoli alla scalabilità e alla stabilità, le applicazioni dei MOF potrebbero passare dalle dimostrazioni pilota a implementazioni tradizionali nello stoccaggio di gas, nello stoccaggio di idrogeno, nella raccolta dell'acqua e nel controllo delle emissioni, offrendo soluzioni concrete per il cambiamento climatico ancorate a una rigorosa ricerca sui materiali avanzati.
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