De toekenning van de Nobelprijs voor Scheikunde in 2025 markeert een cruciale erkenning van een fundamentele doorbraak in de materiaalwetenschap. De prestigieuze onderscheiding ging naar Susumu Kitagawa, Richard Robson en Omar M. Yaghi. Deze drie vooraanstaande wetenschappers worden geëerd voor hun pionierswerk in de ontwikkeling van metaal-organische raamwerken, beter bekend als Metal-Organic Frameworks (MOF's). MOF's vertegenwoordigen een klasse van materialen die geheel nieuwe perspectieven bieden voor het beheersen van materie op nanoniveau. Het zijn verbazingwekkende moleculaire structuren die gekenmerkt worden door enorme interne holtes. Dankzij deze porositeit kunnen ze gassen en andere chemische verbindingen selectief absorberen, vasthouden en weer vrijgeven. Deze structuren functioneren effectief als ‘moleculaire sponzen’ met een gigantisch intern oppervlak, wat ze onmisbaar maakt voor complexe scheidings- en opslaguitdagingen.
Richard Robson legde de basis voor dit onderzoeksgebied toen hij in 1989 de eerste geordende kristallijne structuren creëerde door koperionen te verbinden met organische moleculen met vier 'armen'. De vroege prototypes kampten echter met onvoldoende stevigheid en de neiging tot desintegratie. Het keerpunt kwam tussen 1992 en 2003, toen Susumu Kitagawa en Omar M. Yaghi erin slaagden deze fragiele architectuur te stabiliseren. Hun belangrijkste prestatie was het aantonen dat gassen soepel de raamwerken in en uit konden bewegen, wat de flexibiliteit en de mogelijkheid tot nauwkeurige afstemming via doelgericht ontwerp bevestigde. Professor Kitagawa, verbonden aan de Universiteit van Kyoto, en professor Yaghi, van de Universiteit van Californië in Berkeley, ontwikkelden samen met professor Robson van de Universiteit van Melbourne methoden om MOF's daadwerkelijk toepasbaar te maken. Een opmerkelijk voorbeeld is MOF-5, gecreëerd in het laboratorium van Yaghi, dat uitblinkt door zijn uitzonderlijk grote porievolume en hoge stabiliteit.
Het Nobelcomité benadrukte dat deze structuren ongekende mogelijkheden scheppen voor het vervaardigen van materialen met specifieke, vooraf bepaalde functies. Heiner Linke, voorzitter van het comité, vergeleek het potentieel van MOF's met de 'handtas van Hermelien' uit Harry Potter, die in staat is een enorme hoeveelheid gas in een zeer klein volume op te slaan. De bijdrage van deze wetenschappers heeft chemici uitgerust met de instrumenten om dringende mondiale problemen aan te pakken. Het scala aan praktische toepassingen van MOF's is werkelijk immens. Ze vormen een hoeksteen in de ontwikkeling van 'groene' technologieën: van het efficiënt winnen van vocht uit de schaarse lucht in woestijnen (bijvoorbeeld met behulp van het materiaal MOF-303, dat 's nachts waterdamp kan verzamelen) tot het afvangen van koolstofdioxide en het veilig opslaan van waterstof. Bovendien zijn deze materialen veelbelovend voor het scheiden van mengsels van lichte koolwaterstoffen, wat cruciaal is voor de olie- en gasindustrie, en zelfs voor de toediening van farmaceutische middelen en het vertragen van het rijpen van fruit door ethyleengas te absorberen. Onderzoek wijst ook op hun potentieel in katalyse en als sensoren.
Ondanks deze triomf blijven er technische uitdagingen bestaan op weg naar wijdverbreide implementatie, zoals het waarborgen van duurzaamheid tijdens de cycli van absorptie en vrijgave en het opschalen van de productie. Niettemin geloven sommige onderzoekers dat deze raamwerken de materialen van de 21e eeuw kunnen worden, die oplossingen bieden voor de strijd tegen klimaatverandering door middel van koolstofafvang- en opslagtechnologieën. De laureaten deelden de prijs van 11 miljoen Zweedse kronen. De reacties op deze hoge eer waren ingetogen: Kitagawa uitte zijn verrassing, Robson wees op de moeilijkheden die gepaard gaan met de daaropvolgende drukte, en Yaghi merkte laconiek op dat men zich op zo'n moment onmogelijk kan voorbereiden. Hun gezamenlijke inspanning heeft niet alleen de chemie van materialen getransformeerd, maar heeft de mensheid ook een krachtig instrument gegeven om een duurzamere toekomst vorm te geven, waarbij zelfs de schijnbare leegte in de structuur van atomen een bron van grote mogelijkheden wordt.