- Cosa sono le strutture metal-organiche premiate al Nobel?
- Perché cambieranno la chimica e l’ambiente del futuro?
Nobel per la Chimica: premiate le strutture metal-organiche che rivoluzionano la scienza dei materiali
Il Premio Nobel per la Chimica è stato assegnato a Susumu Kitagawa, Richard Robson e Omar M. Yaghi per lo sviluppo delle strutture metal-organiche, materiali molecolari caratterizzati da ampi spazi interni che permettono il passaggio di gas e altre sostanze chimiche.
Secondo il comitato, queste architetture possono essere impiegate per estrarre acqua dall’aria, catturare anidride carbonica, immagazzinare gas tossici e catalizzare reazioni chimiche.
Che cosa sono le strutture metal-organiche (MOF)
Le strutture metal-organiche, note anche come MOF, sono materiali cristallini ottenuti unendo ioni metallici e ligandi organici.
La loro caratteristica principale è l’elevata porosità: reti ordinate che contengono numerose cavità capaci di ospitare molecole, gas o liquidi.
Queste proprietà rendono i MOF particolarmente interessanti per applicazioni industriali e ambientali.
Applicazioni pratiche e vantaggi
- Estrarre acqua dall’aria: i MOF possono condensare e recuperare umidità anche in ambienti aridi.
- Catturare anidride carbonica: l’elevata area superficiale li rende efficaci nella cattura di CO₂.
- Immagazzinare gas: consentono di immagazzinare gas in modo sicuro e compatto.
- Catalizzare reazioni chimiche: la struttura modulabile permette di progettare siti attivi per processi catalitici.
I contributi dei tre scienziati premiati
Richard Robson (Australia) — Nel 1989 Robson esplorò un nuovo approccio sfruttando le proprietà degli atomi: combinò ioni positivi con una molecola a quattro braccia che attirava ioni di rame alle estremità. Il risultato fu un cristallo ampio e ordinato, simile a un diamante, ricco di cavità interne.
Susumu Kitagawa (Giappone) — Kitagawa dimostrò che i gas possono fluire dentro e fuori queste strutture e anticipò la possibilità di rendere i MOF flessibili, aprendo la strada a materiali dinamici capaci di adattarsi a differenti condizioni d’uso.
Omar M. Yaghi (Stati Uniti) — Yaghi sviluppò un MOF particolarmente stabile e mostrò che, tramite progettazione razionale, la struttura può essere modificata per ottenere nuove proprietà funzionali e applicative.
Impatto e prospettive future
La premiazione riconosce sia la scoperta di una nuova classe di materiali sia la loro evoluzione verso applicazioni concrete.
I MOF uniscono controllo molecolare e funzionalità pratiche, offrendo soluzioni potenziali per sfide globali come la gestione dell’acqua e la riduzione delle emissioni di carbonio.
La possibilità di progettare strutture su misura rende questi materiali promettenti per la chimica sostenibile, l’energia e la tecnologia ambientale.