Premio Nobel per la Chimica 2025: Gli Architetti degli Spazi Molecolari

L'8 ottobre 2025, la Reale Accademia Svedese delle Scienze ha annunciato i vincitori del Premio Nobel per la Chimica: Susumu Kitagawa, Richard Robson e Omar M. Yaghi. Il prestigioso riconoscimento è stato conferito per la loro opera pionieristica nello sviluppo delle strutture metallo-organiche a reticolo, note come MOF (Metal-Organic Frameworks). Questa conquista ha inaugurato un capitolo completamente nuovo nell'architettura molecolare, aprendo orizzonti inediti nella progettazione e sintesi di materiali porosi con proprietà fisico-chimiche eccezionali. Il premio, che ammonta a 11 milioni di corone svedesi, sarà equamente suddiviso tra i tre scienziati.

Il cuore di questa rivoluzione scientifica risiede nella creazione di architetture cristalline altamente porose. In queste strutture, gli ioni metallici agiscono come nodi di giunzione, collegati da lunghe molecole organiche. Il risultato è un materiale caratterizzato da cavità interne di dimensioni gigantesche, che consentono il libero transito di gas e altre sostanze chimiche. Queste costruzioni sono, in sostanza, scheletri molecolari dotati di spazi vuoti appositamente ingegnerizzati. Questa capacità di controllo a livello molecolare sulle proprietà dei materiali li rende strumenti inestimabili in svariati settori tecnologici e scientifici. Il Presidente del Comitato Nobel per la Chimica, Heiner Linke, ha efficacemente paragonato i MOF alla borsa di Hermione della saga di Harry Potter: apparentemente piccola all'esterno, ma straordinariamente capiente al suo interno.

Il percorso verso questa scoperta è stato graduale e costellato di tappe fondamentali. Richard Robson, affiliato all'Università di Melbourne, stabilì le basi concettuali nel 1989, unendo ioni di rame a leganti organici per ottenere un cristallo spazioso, sebbene inizialmente instabile. Successivamente, tra il 1992 e il 2003, Susumu Kitagawa, proveniente dall'Università di Kyoto, dimostrò la notevole flessibilità dei MOF e la loro capacità di filtrare gas, ampliando drasticamente il potenziale applicativo di questi composti. Omar M. Yaghi, dell'Università della California, Berkeley, ha poi consolidato il campo introducendo il concetto di 'chimica reticolare' per descrivere l'approccio modulare alla loro progettazione e sviluppando strutture di eccezionale robustezza. Nel 1999, Yaghi presentò il MOF-5, un materiale con una porosità elevatissima, capace di resistere a temperature fino a 300°C senza degradarsi, diventando una tecnologia di riferimento. Il lavoro sinergico di questi tre luminari ha permesso ai chimici di progettare oggi decine di migliaia di diverse configurazioni di MOF.

Il potenziale di applicazione dei MOF è vastissimo e si allinea perfettamente con l'intento di Alfred Nobel di portare i massimi benefici all'umanità. Questi materiali sono già impiegati per estrarre acqua dall'aria desertica, per la cattura dell'anidride carbonica, essenziale per gli obiettivi climatici, e per la depurazione delle acque da inquinanti, inclusa la separazione dei PFAS. In ambito biomedico, trovano applicazione nei sistemi di rilascio mirato dei farmaci. Inoltre, i MOF sono fondamentali nella catalisi di reazioni chimiche, nello stoccaggio e trasporto dell'idrogeno, e nello sviluppo di sensori per rilevare sostanze tossiche. Attualmente, il settore dello stoccaggio di gas domina il mercato, rappresentando circa il 40% del totale nel 2025, sottolineando il loro ruolo cruciale per la sicurezza energetica, in particolare per l'idrogeno.

Il mercato dei reticoli metallo-organici sta vivendo una crescita esponenziale. Il suo valore nel 2024 si attestava intorno ai 0,51 miliardi di dollari USA, con proiezioni che indicano un raggiungimento di 1,70 miliardi di dollari entro il 2030, a un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 22,1%. Nel 2025, i MOF basati sullo zinco detengono una quota di mercato significativa, pari al 27,8%, grazie alla loro versatilità intrinseca. Questa espansione è guidata dall'aumento della domanda di tecnologie ecocompatibili e dalla scoperta di nuove applicazioni industriali per i MOF.

Nonostante l'altissimo onore ricevuto, il Professor Robson è tornato alle aule universitarie il giorno successivo all'annuncio, tenendo una lezione agli studenti del primo anno. Questo gesto è un potente monito sulla connessione indissolubile tra la ricerca fondamentale e la trasmissione del sapere alle nuove generazioni. Questi traguardi nel campo della scienza dei materiali aprono frontiere inesplorate per chimici e ingegneri, consentendo la creazione di materiali con proprietà predefinite. Il lavoro congiunto dei tre scienziati non solo ha fatto progredire la chimica, ma funge anche da catalizzatore per l'innovazione interdisciplinare tra i ricercatori di domani.