Qué son las estructuras metalorgánicas reconocidas con el Premio Nobel de Química 2025

No obstante, su trabajo competía con las zeolitas, materiales porosos y estables, construidas a partir de dióxido de silicio, que desde entonces ya podían absorber gases. Kitagawa comprendió entonces que, para obtener apoyo financiero, debía definir la singularidad de las MOF. En 1998 publicó un estudio en el boletín de la Sociedad Química de Japón en el que describió que las estructuras metalorgánicas podían crearse a partir de numerosos tipos de moléculas, lo que ofrecía un enorme potencial para integrar distintas funciones según la aplicación deseada.

Su mayor aporte fue demostrar la capacidad de las MOF para formar materiales blandos. A diferencia de las zeolitas, que son rígidas, las MOF contienen bloques de construcción flexibles capaces de generar materiales maleables. Desde entonces, la investigación de Kitagawa se ha centrado en el desarrollo de estructuras flexibles, ampliando sus posibles aplicaciones.

Un campo de fútbol en una sola estructura molecular

Por su parte, Omar Yaghi, profesor de la Universidad de California, Berkeley (en Estados Unidos), consolidó el campo de las MOF al buscar una alternativa más estable y controlada mediante un diseño racional.

En 1995, Yaghi construyó una estructura de dos materiales bidimensionales distintos, conectados a manera de red por cobre o cobalto. Este material podía alojar moléculas huésped en sus espacios y, cuando estos estaban completamente ocupados, era tan estable que soportaba temperaturas de hasta 350°C sin colapsar.

El resultado fue descrito en un artículo publicado en Nature, donde el investigador acuñó el término “estructura metalorgánica” para definir construcciones moleculares extendidas y ordenadas, formadas por metales y moléculas orgánicas basadas en carbono que contienen cavidades potenciales.

Cuatro años después, Yaghi alcanzó un hito con el desarrollo del MOF-5, un material emblemático en este campo por su gran estabilidad y amplitud, capaz de calentarse, incluso vacío, a 300°C sin descomponerse.

Lo más destacado del MOF-5 es su enorme capacidad de almacenamiento: un par de gramos del material ocupa un área comparable a la de un campo de fútbol, lo que le permite absorber mucho más gas que una zeolita.

Entre 2002 y 2003, las investigaciones de Yaghi demostraron que las MOF podían modificarse de forma racional para añadirles propiedades específicas. Esto sentó las bases para el desarrollo de un “kit molecular”, que ahora permite diseñar estructuras metalorgánicas adaptadas a fines concretos.

Aunque las MOF siguen siendo una tecnología en desarrollo, estos materiales ya se utilizan a pequeña escala en aplicaciones específicas. No obstante, diversas empresas invierten en su producción y comercialización masiva, por lo que muchos investigadores sostienen que las estructuras metalorgánicas tienen el potencial de convertirse en el material del siglo XXI.

Jorge Albalad Alcalá, miembro del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), afirmó a SMC España que “el trabajo de Yaghi, Kitagawa y Robson ha abierto las puertas a un nuevo universo de materiales. Han demostrado que es posible diseñar estructuras con geometrías prácticamente ilimitadas, cada una optimizada para cumplir una función concreta. Lo que comenzó como una revolución silenciosa en la química de materiales ha terminado transformando para siempre la manera en que los científicos entendemos y creamos la materia”.