Prix Nobel de Chimie 2025 : Une Révolution dans les Structures Métal-Organiques

C'est en octobre 2025 que l'Académie Royale des Sciences de Suède a honoré Omar Yaghi, Susumu Kitagawa et Richard Robson en leur décernant le Prix Nobel de Chimie. Cette distinction prestigieuse récompense leurs travaux pionniers dans la conception et la synthèse des charpentes organométalliques, ou MOFs (Metal-Organic Frameworks). C'est d'ailleurs Omar Yaghi qui a baptisé ce domaine prometteur « chimie réticulaire ». La récompense, dotée d'une somme de 11 millions de couronnes suédoises, sera partagée équitablement entre les trois scientifiques.

La Portée Mondiale de ces Nouveaux Matériaux

Les MOFs constituent une classe de matériaux hybrides fascinants. Ils sont formés par l'assemblage d'ions ou d'amas métalliques reliés par des molécules organiques, créant ainsi des réseaux cristallins tridimensionnels et hautement ordonnés. La caractéristique remarquable de ces structures réside dans leur porosité record, présentant de vastes cavités internes permettant le passage aisé de gaz et de substances chimiques. Les avancées réalisées par ces lauréats s'attaquent directement à des défis majeurs à l'échelle planétaire, touchant aussi bien les questions environnementales que celles liées à l'énergie.

Les Fondations Posées par Robson

Richard Robson a jeté les bases de ce domaine novateur dès 1989, trouvant son inspiration dans la structure du diamant. Il a réussi à assembler des ions cuivre chargés positivement pour former la première structure réticulaire prévisible en trois dimensions, dotée de cavités importantes. Bien que les premières architectures conçues par Robson aient manqué de stabilité structurelle, elles ont servi de tremplin indispensable pour les découvertes ultérieures, marquant un véritable tournant conceptuel.

Stabilité et Flexibilité Apportées par Yaghi et Kitagawa

Omar Yaghi, chercheur affilié à l'Université de l'Arizona et à l'Université de Californie à Berkeley, a franchi une étape cruciale en 1995. Il a synthétisé une charpente qui allait devenir le modèle pour les MOFs stables. Son laboratoire a produit un matériau affichant une surface spécifique impressionnante, atteignant environ 4000 mètres carrés par gramme. Deux ans plus tard, en 1997, Susumu Kitagawa de l'Université de Kyoto a démontré la capacité d'adsorption sélective des gaz. Il a utilisé une charpente à base de cobalt capable de capturer le CO₂, l'azote et l'oxygène, introduisant de surcroît la notion de charpentes « flexibles » qui modifient leur conformation au contact de molécules spécifiques.

Échelle de Production et Applications Futures

À ce jour, les chimistes ont réussi à synthétiser plus de 100 000 variétés distinctes de MOFs. Ces matériaux ouvrent la voie à des révolutions technologiques majeures. Parmi les applications les plus attendues, on compte la capture du dioxyde de carbone directement à partir des émissions industrielles, avec des mises en service commerciales prévues entre 2026 et 2027. S'y ajoutent le stockage énergétique optimisé, la distribution ciblée de médicaments dans le corps humain, et même la récupération de l'eau présente dans l'atmosphère.

Commercialisation et Reconnaissance Institutionnelle

La technologie PCP/MOF développée par Kitagawa est déjà mise à l'épreuve dans des projets concrets, tels que le réseau Smart Gas Network. Ce projet utilise notamment les conteneurs CubiTan® pour le transport du méthane sans nécessiter d'infrastructures pipelinaires coûteuses. L'attribution du Prix Nobel vient couronner des décennies de recherche fondamentale rigoureuse en science des matériaux, signalant une reconnaissance mondiale de l'impact profond de ces travaux sur l'ingénierie moderne.