Într-un interviu pentru NewScientist, chimistul laureat al Premiului Nobel, Omar Yaghi, afirmă că o nouă clasă de materiale ar putea remodela lumea modernă.
Cunoscute sub numele de cadre metal-organice (MOF), aceste structuri extrem de poroase pot capta gaze, recolta apă și stoca molecule cu o eficiență fără precedent.
Yaghi, profesor la Universitatea Berkeley din California, a împărțit Premiul Nobel pentru Chimie în 2025 pentru pionieratul în chimia reticulară, o metodă de proiectare a materialelor moleculă cu moleculă.
El crede că MOF-urile și rudele lor, cadrele organice covalente (COF), ar putea defini următoarea eră tehnologică de după siliciu.
De la design molecular la materiale revoluționare
Yaghi a început să lucreze la MOF-uri în anii ’90 ca pe o provocare pur intelectuală.
La acea vreme, mulți chimiști considerau imposibilă proiectarea unor materiale cristaline cu structuri precise și repetitive.
Natura, până la urmă, favorizează dezordinea, nu arhitectura moleculară construită după specificații.
Această presupunere s-a schimbat în 1999, când echipa lui Yaghi a sintetizat MOF-5, un material pe bază de zinc cu o porozitate extremă.
Doar câteva grame aveau o suprafață internă comparabilă cu cea a unui teren de fotbal.
Descoperirea a demonstrat că materialele ordonate și foarte poroase pot fi create intenționat și în mod fiabil.
Aplicații practice: apă, carbon și tehnologii curate
Structura unică a MOF-urilor le permite să rețină molecule specifice în interiorul porilor.
Potrivit lui Yaghi, acest lucru le face ideale pentru extragerea apei din aer uscat, chiar și în medii deșertice, precum și pentru captarea dioxidului de carbon direct din atmosferă.
Startup-ul său, Atoco, dezvoltă tehnologii bazate pe MOF-uri și COF-uri pentru uz industrial și rezidențial.
Un material, COF-999, a demonstrat performanțe solide în cicluri repetate de captare a carbonului.
Alte sisteme pot recolta mii de litri de apă pe zi folosind lumina solară ambientală.
Avantaje de sustenabilitate și eficiență energetică
Yaghi subliniază că materialele reticulare pot fi proiectate având în vedere sustenabilitatea.
Dispozitivele bazate pe MOF-uri pot fi demontate în siguranță la finalul ciclului de viață, evitând contaminarea pe termen lung a mediului.
De asemenea, pot funcționa folosind căldură reziduală sau energie solară, fiind mai eficiente energetic decât multe alternative existente.
Deși persistă provocări legate de producția la scară largă și stabilitatea pe termen lung, Yaghi spune că progresul se accelerează.
Instrumentele de inteligență artificială ajută acum laboratorul său să optimizeze designul materialelor mai rapid ca niciodată.
O nouă frontieră științifică
Yaghi susține că chimia reticulară reprezintă o schimbare profundă în modul în care funcționează știința materialelor.
În loc să descopere materiale întâmplător, oamenii de știință le pot proiecta acum pentru nevoi sociale specifice.
De la cataliză și dezvoltarea de medicamente până la apă curată și soluții climatice, MOF-urile și COF-urile ar putea juca un rol central în tehnologiile viitorului.
El consideră că domeniul se află abia la începutul potențialului său, descriind momentul actual drept o revoluție științifică tăcută, dar profundă.