L'assegnazione del Premio Nobel per la Chimica 2025 ha celebrato una svolta fondamentale nel campo della scienza dei materiali, riconoscendo il lavoro pionieristico di Susumu Kitagawa, Richard Robson e Omar M. Yaghi. Questi tre eminenti scienziati sono stati onorati per aver ideato e sviluppato i Reticoli Metallo-Organici (MOF), una classe di materiali che sta ridefinendo la gestione della materia a livello nanometrico. I MOF sono strutture molecolari straordinarie, caratterizzate dalla presenza di estese cavità interne. Questa particolare architettura permette loro di assorbire, trattenere e rilasciare selettivamente gas e altri composti chimici. Funzionando essenzialmente come “spugne molecolari”, possiedono una superficie interna colossale, rendendoli strumenti indispensabili per affrontare complesse sfide di separazione e stoccaggio.
Le basi di questa innovazione furono gettate da Richard Robson, che nel 1989 realizzò le prime strutture cristalline ordinate, combinando ioni di rame con molecole organiche dotate di quattro “braccia”. Tuttavia, i primi prototipi manifestavano una notevole fragilità e tendevano a disintegrarsi facilmente. La svolta decisiva si verificò tra il 1992 e il 2003, periodo in cui Susumu Kitagawa e Omar M. Yaghi riuscirono a conferire stabilità a queste architetture precedentemente vulnerabili. Il loro contributo cruciale fu dimostrare che i gas potevano penetrare liberamente nei reticoli e uscirne, confermando così la flessibilità dei MOF e la possibilità di una messa a punto precisa attraverso un design mirato. Il Professor Kitagawa, in rappresentanza dell'Università di Kyoto, e il Professor Yaghi, dell'Università della California a Berkeley, insieme al Professor Robson, dell'Università di Melbourne, hanno messo a punto metodologie che hanno reso i MOF applicabili concretamente. Un esempio notevole è il MOF-5, sviluppato nel laboratorio di Yaghi, che si distingue per l'eccezionale volume dei pori e l'elevata robustezza.
Il Comitato Nobel ha enfatizzato come queste strutture aprano orizzonti prima inimmaginabili per la creazione di materiali con funzionalità predefinite. Heiner Linke, presidente del Comitato, ha paragonato il potenziale dei MOF alla “borsetta di Hermione” di Harry Potter, capace di contenere un volume enorme di gas in uno spazio minuscolo. Il lavoro dei premiati ha fornito ai chimici strumenti essenziali per risolvere pressanti problemi globali. Lo spettro di utilizzo pratico dei MOF è vastissimo, ponendosi come pilastro per lo sviluppo delle tecnologie “verdi”. Trovano impiego nell'estrazione efficiente di umidità dall'aria rarefatta dei deserti (ad esempio, con il materiale MOF-303, che può raccogliere vapore acqueo durante la notte), nella cattura dell'anidride carbonica e nello stoccaggio sicuro dell'idrogeno. Inoltre, questi materiali si rivelano promettenti per la separazione di miscele di idrocarburi leggeri, un aspetto cruciale per l'industria petrolifera e del gas, oltre che per la somministrazione di farmaci e persino per rallentare la maturazione della frutta assorbendo il gas etilene. La ricerca ne evidenzia anche il potenziale nella catalisi e come sensori avanzati.
Nonostante questo trionfo scientifico, la diffusione su larga scala dei MOF deve ancora superare alcune sfide ingegneristiche, in particolare garantire la durabilità nei cicli di assorbimento/rilascio e ottimizzare la produzione industriale. Ciononostante, secondo diversi ricercatori, questi reticoli sono candidati a diventare i materiali del XXI secolo, offrendo soluzioni concrete per contrastare il cambiamento climatico attraverso le tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio. I tre vincitori hanno condiviso il premio in denaro di 11 milioni di corone svedesi. Le reazioni all'alto riconoscimento sono state misurate: Kitagawa ha espresso sorpresa, Robson ha menzionato le difficoltà legate al trambusto successivo, mentre Yaghi ha commentato in modo laconico che è impossibile prepararsi per un momento del genere. Il loro lavoro congiunto non solo ha trasformato la chimica dei materiali, ma ha anche fornito all'umanità una potente leva per plasmare un futuro più sostenibile, dove persino il vuoto apparente nella struttura atomica si trasforma in una fonte di grandi opportunità.