L'annonce du Prix Nobel de Chimie 2025 marque la reconnaissance d'une percée fondamentale dans le domaine de la science des matériaux. Cette prestigieuse distinction honore les travaux novateurs de trois chercheurs éminents : Susumu Kitagawa, Richard Robson et Omar M. Yaghi. Ils sont récompensés pour le développement des charpentes métallo-organiques, universellement connues sous l'acronyme MOF (Metal-Organic Frameworks). Cette catégorie de matériaux révolutionnaire ouvre des horizons inédits dans la gestion de la matière à l'échelle nanométrique.
Les MOF se présentent comme des constructions moléculaires remarquables, caractérisées par la présence de vastes cavités internes. Ces architectures fonctionnent efficacement comme des « éponges moléculaires » dotées d'une surface interne colossale, ce qui leur confère la capacité d'absorber, de retenir et de libérer de manière sélective des gaz et d'autres composés chimiques. Cette propriété les rend indispensables pour résoudre des problèmes complexes de séparation et de stockage.
L'impulsion initiale de cette discipline revient à Richard Robson, qui a établi les fondations en 1989. Il a été le pionnier dans la création des premières structures cristallines ordonnées en assemblant des ions de cuivre avec des molécules organiques possédant quatre « bras » de liaison. Cependant, ces premiers spécimens présentaient une fragilité structurelle et une forte propension à la décomposition. Le véritable tournant, permettant de stabiliser ces architectures délicates, s'est produit au cours de la période s'étendant de 1992 à 2003, grâce aux efforts conjoints de Susumu Kitagawa et Omar M. Yaghi.
Leur réalisation majeure a consisté à prouver que les gaz pouvaient circuler librement, entrant et sortant des charpentes, confirmant ainsi leur flexibilité et la possibilité d'ajuster précisément leurs propriétés par un design intentionnel. Le Professeur Kitagawa, représentant l'Université de Kyoto, et le Professeur Yaghi, affilié à l'Université de Californie à Berkeley, ont, aux côtés du Professeur Robson de l'Université de Melbourne, développé des méthodes qui ont rendu les MOF concrètement utilisables. Par exemple, le MOF-5, synthétisé dans le laboratoire de Yaghi, est réputé pour son volume de pores exceptionnellement grand et sa stabilité élevée.
Le Comité Nobel, par la voix de son président, Heiner Linke, a insisté sur le fait que ces structures offrent des opportunités auparavant inimaginables pour concevoir des matériaux aux fonctions sur mesure. Linke a comparé le potentiel de stockage des MOF à la « sacoche d'Hermione » de la série Harry Potter, capable de contenir une quantité phénoménale de gaz dans un volume réduit. L'éventail des applications pratiques des MOF est extraordinairement large, constituant une pierre angulaire des technologies vertes. Elles sont essentielles pour :
L'extraction efficace de l'eau de l'air raréfié des déserts (le matériau MOF-303, par exemple, peut capter la vapeur d'eau durant la nuit).
Le captage du dioxyde de carbone et le stockage sécurisé de l'hydrogène.
La séparation des mélanges d'hydrocarbures légers, cruciale pour l'industrie pétrolière et gazière.
La délivrance ciblée de médicaments et le ralentissement de la maturation des fruits par absorption du gaz éthylène.
De plus, la recherche explore activement leur potentiel en tant que catalyseurs et capteurs sophistiqués.
Malgré ce succès retentissant, des défis d'ingénierie persistent, notamment l'amélioration de la durabilité des matériaux face aux cycles répétés d'absorption et de libération, ainsi que la mise à l'échelle de la production industrielle. Néanmoins, ces charpentes sont considérées par de nombreux chercheurs comme les matériaux du XXIe siècle, offrant des solutions vitales pour l'atténuation du changement climatique. Les lauréats se sont partagé la somme de 11 millions de couronnes suédoises. Leurs réactions à cette haute distinction furent mesurées : Kitagawa a exprimé sa surprise, Robson a évoqué le tumulte médiatique subséquent, et Yaghi a simplement noté qu'il était impossible de s'y préparer. Leur travail collectif a non seulement transformé la chimie des matériaux, mais a également fourni à l'humanité un outil puissant pour façonner un avenir plus durable, démontrant que même le vide apparent dans la structure atomique peut être une source de grandes opportunités.