El Premio Nobel de Química 2025 fue concedido a Susumu Kitagawa de la Universidad de Kyoto, Richard Robson de la Universidad de Melbourne y Omar M. Yaghi de la Universidad de California en Berkeley por el desarrollo de materiales MOFs basados estructuras metal-orgánicas.
En sentido estricto. los MOFs. son en la clasificación de los nanomateriales uno de los cinco grupos pertenecientes a los materiales nanoestructurados. Están formados por la unión de iones metálicos o clústeres metálicos (zinc, cobre, hierro, cobalto, aluminio, zirconio, entre otros.) con ligandos orgánicos (moléculas con grupos carboxilato o imidazol, como el ácido tereftálico o el ácido trimésico).
El resultado es una estructura porosa tridimensional, muy ordenada, con una superficie interna enorme en relación a su volumen. En otras palabras: Los MOF son como “esponjas a escala nanométrica” en las que los metales actúan como nodos y las moléculas orgánicas como conectores, generando redes con cavidades y canales de tamaño controlable.
Figura: Esferas rojas: representan los iones metálicos o nodos metálicos. Son los puntos de conexión del entramado. Barras azules: simbolizan los enlaces orgánicos o ligandos Actúan como “puentes” entre los iones metálicos. Poliedros amarillos: indican las cavidades o poros internos, es decir, los espacios vacíos nanométricos que se forman dentro de la estructura tridimensional.
En función de los poros presentes en la nanoestructura se los puede clasificar en:-Microporosos (la mayoría de los MOFs), con un diámetro de poro entre 0,5 y 2 nanómetros (nm), suficiente para alojar moléculas pequeñas como H₂, CO₂, CH₄ o H₂O.
-Mesoporosos (MOFs especiales) con poros entre 2 y 10–20 nm, para permitir la entrada de moléculas más grandes o incluso biomoléculas.
-Macroporosos (raros en MOFs) con tamaños superiores a 50 nm.
Crédito: Prof. Omar M. Yaghi. https://yaghi.berkeley.edu/index.html
Entre sus propiedades podemos destacar su altísima área superficial que puede superar los 5.000 m² por gramo (más que el grafeno o el carbón activado); la porosidad controlable (se puede elegir el tamaño y la forma de los poros según la aplicación), su ligereza - estabilidad química y la posibilidad de funcionalización incorporando moléculas o grupos funcionales específicos en su estructura.
Las Aplicaciones de los materiales nanoestructurados MOF las encontramos en el almacenamiento de gases ( hidrógeno, metano o dióxido de carbono); la captura de CO₂ (los MOF pueden absorber selectivamente dióxido de carbono del aire o de emisiones industriales); en la catálisis actuando como catalizadores o soportes catalíticos en reacciones químicas; en la liberación controlada de fármacos en biomedicina (sus poros pueden “cargar” y “liberar” medicamentos de forma dirigida); en nanosensores para detectar gases, humedad o moléculas específicas y para la purificación del agua mediante la eliminación de metales pesados o contaminantes orgánicos.
Finalmente, cabe señalar que, dado que las categorías del Premio Nobel no se han actualizado para reflejar los avances de la nanociencia, se alude a los MOFs como estructuras metal-orgánicas, cuando por sus características, propiedades y aplicaciones, correspondería más adecuadamente denominarlos nanomateriales nanoestructurados.
Lecturas complementarias:
Vacunas con estructuras MOF para infecciones urinarias. https://infobiotecnologia.blogspot.com/2021/11/vacunas-con-estructuras-mof-para.html
Administración de fármacos con nanocristales MOF*Ab.
https://infobiotecnologia.blogspot.com/2021/12/administracion-de-anticuerpos-y.html
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