Prix Nobel de Chimie 2025 : Les Architectes des Espaces Moléculaires Récompensés

Le 8 octobre 2025 restera une date marquante pour la chimie. L'Académie Royale des Sciences de Suède a décidé d'honorer trois chercheurs émérites : Susumu Kitagawa, Richard Robson et Omar M. Yaghi. Cette distinction leur est décernée pour leur travail pionnier dans la conception des charpentes organométalliques, ou MOF (Metal-Organic Frameworks). Cette réalisation a inauguré une ère nouvelle dans l'architecture moléculaire, ouvrant des perspectives inédites pour la synthèse et la conception de matériaux dotés de structures poreuses aux propriétés physico-chimiques exceptionnelles. Le prix, doté d'une somme de 11 millions de couronnes suédoises, sera partagé équitablement entre les trois lauréats.

Le cœur de cette révolution scientifique réside dans la création de structures cristallines poreuses. Dans ces matériaux, les ions métalliques agissent comme des nœuds centraux, reliés par de longues chaînes de molécules organiques. Le résultat est un réseau tridimensionnel présentant des cavités internes vastes, permettant la libre circulation de gaz et d'autres substances chimiques. Ces architectures sont, en substance, des édifices moléculaires dotés d'espaces internes méticuleusement dimensionnés. Cette capacité à moduler les propriétés des matériaux au niveau moléculaire les rend inestimables dans une multitude d'applications technologiques et scientifiques. Le président du Comité Nobel de Chimie, Heiner Linke, a d'ailleurs illustré leur potentiel en les comparant au sac d'Hermione dans Harry Potter : petit en apparence, mais d'une capacité interne stupéfiante.

Le chemin vers cette découverte fut progressif et collaboratif. Dès 1989, Richard Robson de l'Université de Melbourne a établi la base conceptuelle en assemblant des ions de cuivre avec des molécules organiques, aboutissant à un cristal poreux mais manquant de stabilité. Entre 1992 et 2003, Susumu Kitagawa, de l'Université de Kyoto, a ensuite prouvé la flexibilité des MOF et leur aptitude à filtrer des gaz, élargissant considérablement leur champ d'application pratique. Par la suite, Omar M. Yaghi, de l'Université de Californie à Berkeley, a solidifié ce domaine en développant des structures d'une stabilité remarquable. Il a également formalisé le concept de « chimie réticulaire » pour décrire cette approche modulaire de conception. En 1999, Yaghi a notamment présenté le MOF-5, un matériau doté d'une porosité ultra-élevée, capable de résister à des températures allant jusqu'à 300°C sans dégradation, devenant une technologie de plateforme essentielle. Leur synergie a permis aux chimistes de concevoir aujourd'hui des dizaines de milliers de variantes de MOF.

Le potentiel d'application des MOF est immense, s'alignant parfaitement avec la vocation d'Alfred Nobel de servir l'humanité. Ces matériaux sont déjà déployés pour capter l'eau présente dans l'air désertique, pour la séquestration du dioxyde de carbone – un enjeu crucial pour le climat – ou encore pour la purification de l'eau, y compris la séparation des polluants PFAS. Dans le domaine biomédical, ils sont utilisés pour des systèmes de délivrance ciblée de médicaments. De surcroît, les MOF excellent en catalyse chimique, dans le stockage et le transport de l'hydrogène, ainsi que dans la conception de capteurs pour détecter des substances toxiques. Le secteur du stockage de gaz domine actuellement le marché, représentant environ 40 % des parts en 2025, soulignant leur rôle central dans la sécurité énergétique, notamment pour l'hydrogène.

Le marché des charpentes organométalliques connaît une expansion fulgurante. Évalué à environ 0,51 milliard de dollars américains en 2024, il devrait atteindre 1,70 milliard de dollars d'ici 2030, affichant un taux de croissance annuel composé de 22,1 %. Actuellement, les MOF basés sur le zinc détiennent une part significative du marché, atteignant près de 27,8 % en 2025 en raison de leur polyvalence. Cette croissance est directement alimentée par l'essor des technologies écologiques et l'intégration croissante des MOF dans de nouvelles applications industrielles.

Malgré cette consécration suprême, le professeur Robson a repris ses cours dès le lendemain de l'annonce, enseignant à des étudiants de première année. Cet acte rappelle l'importance vitale du lien entre la recherche fondamentale et la transmission du savoir aux nouvelles générations. Ces avancées en science des matériaux ouvrent des horizons inédits aux ingénieurs et chimistes pour concevoir des matériaux aux propriétés prédéfinies. Les efforts conjugués de ces trois scientifiques n'ont pas seulement fait progresser la chimie ; ils sont une véritable source d'inspiration pour les chercheurs de demain à s'engager dans des innovations véritablement interdisciplinaires.