La Real Academia de Ciencias de Suecia ha concedido el Premio Nobel de Química al japonés Susumu Kitagawa, al británico Richard Robson y al jordanoestadounidense Omar Yaghi por desarrollar una nueva arquitectura molecular: las estructuras metalorgánicas. Este avance permite crear materiales que extraen agua del aire en el desierto, atrapan dióxido de carbono del aire, almacenan gases tóxicos o catalizan reacciones químicas, ha destacado el jurado.
Los tres premiados “han encontrado maneras de crear materiales completamente nuevos, con grandes cavidades en su interior que pueden verse casi como habitaciones en un hotel, de modo que las moléculas invitadas pueden entrar y salir del material”, ha destacado Heiner Linke, presidente del comité Nobel de Química, en una conferencia de prensa.
En las construcciones ideadas por estos tres científicos, los iones metálicos funcionan como piedras angulares de un edificio que están unidas por moléculas orgánicas largas hechas de carbono. Esta estructura forma cristales porosos. Los componentes de estas redes metalorgánicas (que responden a las siglas inglesas MOF) pueden modificarse para crear materiales con nuevas propiedades.
En 1989, el químico Richard Robson, profesor de la Universidad de Melbourne, estaba buscando nuevas formas de aprovechar las propiedades naturales de los átomos. El investigador desarrolló una estructura a base de iones de cobre y moléculas orgánicas que, combinadas, formaban un cristal con cavidades. Pero este andamiaje microscópico era frágil y se rompía fácilmente, detalla la Academia.
Entre 1992 y 2003, Kitagawa y Yaghi le dieron solidez a estas estructuras con investigaciones que hicieron por separado. El japonés (74 años), actualmente profesor de la Universidad de Kioto, demostró que los gases pueden entrar y salir de estos materiales, y predijo que se podían construir estructuras flexibles con nuevas propiedades. Yaghi, nacido en Jordania hace 60 años y formado en Estados Unidos, donde es profesor de química en la Universidad de California en Berkeley, creó estructuras metalorgánicas de gran estabilidad, y demostró que se pueden diseñar racionalmente para darles las propiedades deseadas. En 2018, el químico ganó el Premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA en ciencias básicas por diseñar estos nuevos materiales capaces de absorber los principales gases contaminantes del planeta, como el metano o el dióxido de carbono.
Los descubrimientos de estos tres científicos han permitido desarrollar decenas de miles de estructuras metalorgánicas con múltiples funciones. Algunos pueden tener aplicaciones cruciales, como retirar del agua compuestos químicos como los PFAs, relacionados con el cáncer, o descomponer los restos de medicamentos presentes en mares, ríos y acuíferos.
“Estos científicos han cambiado el paradigma de la química”, resalta Daniel Maspoch, investigador del Instituto Catalán de Nanociencia, quien pasó un tiempo trabajando en el equipo de Yaghi en Berkeley, y sigue colaborando con él.
Los descubrimientos de los premiados permiten “crear nuevos materiales porosos capaces de absorber muchas moléculas”. “Estos materiales pueden enfrentar muchos de los problemas que afrontan nuestras sociedades”, destaca Maspoch, miembro de la Real Academia de Ciencias, integrada en el Instituto de España.
La cualidad más importante de estos materiales es que forman estructuras en forma de red, destaca el químico madrileño Felipe Gándara, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), y que trabajó cinco años en el grupo de Yaghi. “Ellos han sido los pioneros en el diseño de estas redes con poros de distintos tamaños y con funciones químicas concretas”, destaca el científico. Las cualidades de estas redes a nivel atómico y molecular se reproducen a nivel macroscópico dando lugar a pequeños cristales similares a granos de sal y que pueden usarse para crear filtros, membranas y otros productos de interés bioquímico. La ciencia de los MOFs está floreciendo en España, donde hay muchos grupos trabajando en diferentes aplicaciones, destaca Gándara, cuyo equipo trabaja, entre otras cosas, en materiales metalorgánicos que extraen del agua restos de fármacos y cosméticos potencialmente nocivos.
Cada premio Nobel está dotado con una cantidad total de 11 millones de coronas suecas, aproximadamente un millón de euros, que los ganadores se reparten en partes determinadas por el jurado.
Acertar los ganadores del Nobel es complicado por el hermetismo de las deliberaciones y la impredecibilidad. Una forma de intentar acertar es analizar a los científicos cuyos estudios son más citados por la comunidad internacional. Este sistema de predicción, elaborado por la empresa Clarivate, daba como favoritos este año a Clifford Brangwynne, Anthony Hyman y Michael Rosen “por sus descubrimientos sobre el papel de los condensados biomoleculares separados por fases en la organización bioquímica de la célula”. También era favorito el experto en química y electrónica Jean-Marie Tarascon por sus descubrimientos sobre nuevos métodos de almacenaje y conversión de energía. Un tercer favorito era Tao Zhang, de la Academia de Ciencias China, por el desarrollo de la catálisis de un solo átomo.
Para la Sociedad Química de Estados Unidos, los favoritos de este año eran Joel Habener, Svetlana Mojsov y Jens Juul Holst, padres intelectuales de los nuevos fármacos contra la diabetes y la obesidad como Ozempik o Mounjaro, basados en su hallazgo de la hormona intestinal péptido similar al glucagón tipo 1 (GLP-1). Este galardón presentaría un problema para el jurado, pues en el hallazgo también participó Daniel Drucker, y el premio solo pueden recibirlo tres personas como máximo.
Con información de El País
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