Il Premio Nobel per la Chimica del 2025 celebra una rivoluzione silenziosa; una rivoluzione che si svolge su scala molecolare ma il cui impatto promette di incidere sostanzialmente sul futuro del nostro pianeta. Il prestigioso riconoscimento è stato assegnato a tre pionieri, Susumu Kitagawa, Richard Robson e Omar Yaghi, per aver dato vita a una classe di materiali che definirei “magici”: i metal-organic frameworks (MOF), o strutture metallo-organiche. La loro scoperta non è solo un trionfo della chimica, ma rappresenta una delle risposte più concrete e piene di speranza alle grandi sfide ambientali del nostro tempo. Il Nobel premia una sorta di arte di costruire con gli atomi, un’architettura molecolare pensata per un futuro più verde e sostenibile. Da non tecnico e tantomeno divulgatore scientifico sono rimasto però affascinato dai risultati di questo studio i cui risvolti pratici vorrei provare a condividere.
Spugne molecolari su misura: cosa sono i MOF?
Immaginiamo di avere a disposizione dei mattoncini LEGO a livello molecolare. Questa è l’idea alla base dei MOF. Si tratta di materiali cristallini composti da due elementi: ioni metallici che fungono da “nodi” e molecole organiche (chiamate “linker”) che agiscono da “connettori”. Quando vengono combinati, questi due componenti si auto-assemblano in strutture tridimensionali incredibilmente ordinate, stabili e, soprattutto, porose. La loro caratteristica più sbalorditiva è la vastità della loro superficie interna. Un solo grammo di MOF, se dispiegato, potrebbe coprire un intero campo da calcio. Questa porosità eccezionale li rende delle “spugne molecolari” ad altissima efficienza. La vera magia, però, sta nella loro progettabilità. A differenza di altri materiali porosi, i MOF possono essere creati “su misura”. Modificando i nodi metallici o i linker organici, i chimici possono disegnare cavità e canali con forme e dimensioni precise, quasi come creare “un attraente e spazioso monolocale, progettato specificamente per la vita di una molecola d’acqua”, come descritto in modo evocativo dal comitato del Nobel. Questa capacità di personalizzazione li rende strumenti potentissimi, in grado di catturare, immagazzinare e rilasciare molecole specifiche con una selettività senza precedenti.
I pionieri dell’architettura molecolare
La nascita dei MOF è stata il risultato di una serie di idee brillanti. Tutto è iniziato con Richard Robson, che ha immaginato per primo che fosse possibile creare delle reti ordinate invece che solo strutture disordinate a livello molecolare. Poi Susumu Kitagawa ha mostrato che questi materiali potevano davvero essere utili, perché sono flessibili e riescono ad assorbire i gas. Infine, Omar Yaghi ha portato la ricerca a un altro livello: ha inventato un modo preciso per costruire queste strutture, chiamato “chimica reticolare”, e ha creato il famoso MOF-5, aprendo la strada a tantissime nuove possibilità di utilizzo.
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