Nobel de Química premia síntese de estruturas porosas com múltiplos usos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/10/2025

Richard Robson inspirou-se no diamante para criar as estruturas metal-orgânicas, mas seus materiais eram instáveis.
[Imagem: Johan Jarnestad/RSAS]

Estruturas metal-orgânicas

O Prêmio Nobel de Química de 2025 foi concedido a três pesquisadores pela sintetização de compostos híbridos, unindo elementos metálicos e orgânicos, marcados por uma porosidade extrema, o que os torna úteis para uma infinidade de aplicações.

Curiosamente, o que dá as propriedades distintas a esses compostos não é somente a sua estrutura química, mas a sua estrutura física, caracterizada por grandes espaços, por onde gases e outros elementos e compostos químicos podem fluir ou se acomodar com facilidade.

Essa nova família de materiais é conhecida como estrutura metal-orgânica, com diversas versões já sendo usadas para coletar água do ar ambiente, capturar dióxido de carbono, armazenar gases tóxicos e catalisar reações químicas.

O prêmio foi concedido a Susumu Kitagawa, nascido em 1951 em Quioto, no Japão, atualmente professor na Universidade de Quioto, Richard Robson, nascido em 1937 em Glusburn, no Reino Unido, atualmente professor na Universidade de Melbourne, na Austrália, e Omar M. Yaghi, nascido em 1965 em Amã, na Jordânia e atualmente professor na Universidade da Califórnia de Berkeley, nos EUA.

Em 1999, Yaghi sintetizou uma estrutura muito estável, batizada de MOF-5, formada por espaços cúbicos - 1 grama de MOF-5 tem uma área de superfície equivalente à de um campo de futebol.
[Imagem: Johan Jarnestad/RSAS]

Metais mais moléculas orgânicas

Nas estruturas metal-orgânicas - elas são também conhecidas por sua sigla em inglês MOFs (Metal-Organic Frameworks) - os íons metálicos funcionam como pilares ligados por longas moléculas orgânicas (à base de carbono).

Juntos, os íons metálicos e as moléculas se organizam para formar cristais que contêm grandes cavidades. Isso é importante porque a área superficial do material fica enorme, o que facilita sua interação com outros materiais.

Variando os blocos de construção usados para fabricar cada MOF, torna-se possível projetá-los para capturar e armazenar substâncias específicas, para funcionarem como catalisadores, desencadear reações químicas ou conduzir eletricidade.

Diversos exemplos de MOFs, cada um já sendo utilizado para aplicações específicas.
[Imagem: Johan Jarnestad/RSAS]

Quem fez o quê?

Tudo começou em 1989, quando Richard Robson combinou íons de cobre carregados positivamente com uma molécula de quatro braços, contendo um grupo químico que era atraído pelos íons de cobre na extremidade de cada braço. Quando combinados, eles se ligaram para formar um cristal espaçoso e bem organizado. Era como um diamante repleto de inúmeras cavidades. Robson reconheceu o potencial de sua construção molecular, mas ela era instável e colapsava facilmente.

Foram Susumu Kitagawa e Omar Yaghi que forneceram uma base sólida para esse método de construção. Entre 1992 e 2003, eles fizeram, separadamente, uma série de descobertas revolucionárias. Kitagawa demonstrou que gases podem fluir para dentro e para fora das construções e previu que os MOFs poderiam ser flexíveis. Yaghi criou um MOF muito estável e demonstrou que ele pode ser modificado usando um projeto racional, conferindo-lhe novas propriedades sob medida.

Desde então, foram sintetizadas dezenas de milhares de MOFs diferentes. Alguns deles podem contribuir para a solução de alguns dos maiores desafios da humanidade, com aplicações que incluem a separação de plásticos da água, a decomposição de traços de produtos farmacêuticos no meio ambiente, a captura de dióxido de carbono ou a coleta de água do ar do deserto.

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