Architettura Molecolare Premiata: Il Nobel per la Chimica 2025 e l'Ascesa dei Reticoli Metallo-Organici (MOF)

L'8 ottobre 2025, la comunità scientifica mondiale ha celebrato un momento storico con l'annuncio del Premio Nobel per la Chimica, conferito congiuntamente al Professor Susumu Kitagawa, a Richard Robson e a Omar M. Yaghi. Il prestigioso riconoscimento è stato assegnato per il loro lavoro pionieristico nello sviluppo dei Reticoli Metallo-Organici (MOF), una classe di materiali molecolari che ha rivoluzionato la chimica dei materiali. I vincitori hanno sviluppato una nuova architettura molecolare, le cui strutture cristalline, formate da ioni metallici collegati da molecole organiche, contengono cavità di dimensioni molecolari, rendendole materiali porosi noti come MOF.

Il Professor Kitagawa, nato a Kyoto nel 1951, è il nono cittadino giapponese a ricevere il Nobel per la Chimica. La sua carriera, legata all'Università di Kyoto, è stata segnata dalla ricerca di utilità in strutture apparentemente inerti. L'intuizione chiave avvenne nel 1989, mentre era ricercatore presso la Kindai University, quando scoprì che una struttura cristallina possedeva pori interni innumerevoli, un concetto che andava contro la sua precedente ricerca di materiali ad alta densità. Questa visione, che i polimeri di coordinazione potessero avere strutture permanentemente porose con capacità di adsorbimento di gas, fu formalizzata nel suo primo articolo del 1997, dove dimostrò la porosità attraverso esperimenti di assorbimento di gas. Kitagawa è attualmente Vice Presidente Esecutivo e Professore Distinto presso l'Università di Kyoto.

I MOF sono architetture ibride, cristalline, caratterizzate da una porosità eccezionalmente elevata e da superfici interne vaste, paragonabili a "spugne molecolari". Questa spaziosità interna permette un flusso molecolare controllato, rendendo questi materiali strumenti essenziali per affrontare sfide globali. La capacità di progettare i MOF per catturare e immagazzinare selettivamente sostanze come idrogeno o per l'estrazione di inquinanti ne ha consolidato l'importanza. Il lavoro di Robson, che negli anni '80 realizzò le prime reti metallo-organiche combinando ioni rame con molecole a quattro bracci, e quello successivo di Yaghi sulla stabilità e la progettazione razionale, hanno portato alla creazione di decine di migliaia di varianti di MOF.

Le applicazioni dei MOF sono vaste e in continua espansione, spaziando dalla cattura di anidride carbonica allo stoccaggio di idrogeno, fino ai processi di purificazione di gas tossici e all'estrazione di acqua dall'aria del deserto. Inoltre, la versatilità di questi materiali, che possono essere resi flessibili o foto-responsivi, suggerisce un potenziale illimitato. L'integrazione di queste architetture, ad esempio con l'ossido di grafene, sta già spingendo i confini della scienza dei materiali, come dimostrato da un aumento del 20% nella rimozione di coloranti in specifici composti ibridi. L'Università di Kyoto anticipa che queste scoperte consolideranno il ruolo dei MOF nel progresso tecnologico e nel benessere umano.