El nuevo tipo de arquitectura molecular conocido como estructuras metalorgánicas genera nuevas reglas para la ciencia química. Pueden aplicarse para recoger agua del aire del desierto, capturar dióxido de carbono o almacenar gases tóxicos, procesos que contribuyen a reducir el cambio climático a favor de la humanidad. En San Luis, esa línea de investigación se desarrolla gracias al aporte de la Dra. Griselda Narda.
La Real Academia Sueca de Ciencias otorgó hoy el Premio Nobel de Química 2025 a tres científicos que crearon las llamadas “estructuras metalorgánicas” (MOF): estructuras moleculares con amplios espacios por los que pueden fluir gases y otras sustancias químicas. Se trata de Susumu Kitagawa, científico de la Universidad de Kioto, Japón, Richard Robson de la Universidad de Melbourne, Australia, y Omar M. Yaghi, de la Universidad de California, Berkeley, EE. UU., tres hombres que, según referentes de este campo de estudio del Consejo, revolucionaron la arquitectura molecular y crearon materiales capaces de solucionar algunos de los mayores desafíos a los que se enfrenta hoy la humanidad, como la purificación del agua, la descomposición de trazas de fármacos en el medio ambiente, el almacenamiento de gases tóxicos o la recolección de agua del desierto.
“Las estructuras metalorgánicas tienen un potencial enorme y brindan oportunidades nunca antes previstas para materiales hechos a medida con nuevas funciones”, afirmó Heiner Linke, presidente del Comité Nobel de Química, durante la premiación. “Susumu Kitagawa, Richard Robson y Omar Yaghi desarrollaron una nueva forma de arquitectura molecular. En sus estructuras, los iones metálicos funcionan como pilares unidos por largas moléculas orgánicas (carbonadas). Juntos, los iones y moléculas metálicas se organizan para formar cristales con grandes cavidades. Estos materiales porosos se denominan MOF. Al variar los componentes básicos de las MOF, los químicos pueden diseñarlas para capturar y almacenar sustancias específicas. Las MOF también pueden impulsar reacciones químicas o conducir electricidad”, explicó la Real Academia Sueca en un comunicado de prensa.
Tema premiado es investigado hace más de 30 años en el INTEQUI
En San Luis, esa estructura fue impulsada por la Dra. Griselda Narda hace treinta años desde el Grupo de Química Inorgánica de la Universidad Nacional de San Luis y del Instituto de Investigaciones en Tecnología Química (INTEQUI).
“Las estructuras metalorgánicas tienen un potencial enorme y brindan oportunidades nunca antes previstas para materiales hechos a medida con nuevas funciones”, expresó Heiner Linke, presidente del Comité Nobel de Química. Linke comparó esas nuevas estructuras moleculares con el bolso mágico que lleva Hermione Granger, de la serie “Harry Potter”, y con el bolso encantado de Mary Poppins: Estas estructuras parecen pequeñas por fuera, pero son capaces de almacenar gran cantidad en su interior.
Las autoridades del Premio, destacaron que esas redes metalorgánicas contienen grandes cavidades por las que las moléculas pueden fluir hacia adentro y hacia afuera. Los investigadores las han utilizado para captar agua del aire del desierto, extraer contaminantes del agua, capturar dióxido de carbono y almacenar hidrógeno. Gracias al trabajo de los galardonados, los químicos han podido diseñar decenas de miles de MOF´s diferentes, lo que ha facilitado nuevas maravillas químicas.
El Dr. Germán Gómez, investigador en el INTEQUI-CONICET sostiene que los trabajos desarrollados por los tres científicos que recibieron de manera conjunto el Premio Nobel “han sido primordiales para el criterio y el diseño de nuevos materiales metal-orgánicos y su potencial aplicación en temáticas medioambientales, tales como la captura de dióxido de carbono, la absorción de agua en ambientes desérticos, como así también en la purificación de medios acuosos y la detección de contaminantes mediante diferentes procesos de mecanismos de acción”.
Como dato distintivo, Gómez compartió en febrero de 2024, una charla con uno de los científicos premiados con el Nobel en Química, Dr. Omar M. Yaghi, en el marco de la entrega del título de “Doctor Honoris Causa” que le otorgó la Universidad Nacional de Córdoba, por sus aportes al desarrollo de las estructuras metalorgánicas (MOF).
“El año pasado tuve la oportunidad de conocer al profesor Omar Yaghi, donde el profesor habló acerca de las potenciales aplicaciones de los MOF en sus respectivas líneas de investigación, y después entablamos una conversación acerca del futuro que tienen los MOF en el campo de los materiales. Hablamos acerca de las líneas de investigación que llevamos a cabo en San Luis: Es una persona amable y muy abierta a realizar colaboraciones con diferentes científicos del mundo”, expresó emocionado el Dr. Gómez, investigador del CONICET en el INTEQUI.
Las estructuras metalorgánicas en San Luis
La Dra. Griselda Narda (Investigadora Principal del CONICET) fue una de las impulsoras en el país de esa línea de investigación, en colaboración con científicos de Argentina y del exterior. Desde el Grupo de Química Inorgánica de la Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia (FQBF) de la Universidad Nacional de San Luis y del Instituto de Investigaciones en Tecnología Química (INTEQUI), se interesaron en el estudio de compuestos con características híbridas que denominaban Polímeros de Coordinación o híbridos orgánico-inorgánicos.
El grupo se focalizó en ese momento en la estructura cristalina y en su caracterización fisicoquímica, en la tesis de la Dra. Elena Brusau de 1998. “Es posible que mi tesis doctoral haya sido la primera en San Luis sobre Metal-Organic Frameworks (MOF), aunque no lo llamábamos así. Se presentaba la síntesis y caracterización estructural, térmica y espectroscópica. Posteriormente, con Griselda codirigimos las tesis doctorales de Celeste (Bernini) y Germán (Gómez), ya usando esa terminología y extendiendo el estudio a potenciales aplicaciones”— rememora Elena Brusau, conocida por su seudónimo “Villi”.
Luego el grupo establecido por la Dra. Narda avanzó en el estudio de esos materiales, aplicando estrategias de síntesis en la tesis de la Dra. Celeste Bernini de 2004. El desarrollo de dispositivos para potenciales aplicaciones tecnológicas como sensores fue otro abordaje que se destacó con el premio a la mejor tesis doctoral del doctor Germán López en 2017 y de Agustín Godoy en 2022. La investigación prosiguió con la tesis de la doctora Gabriela Ortega en 2023 sobre remediación de efluentes contaminados.
“Este largo camino, nos permitió acompañar la evolución de los MOF, aprendiendo de cada aporte que diferentes colegas del país y de otros países nos fueron generosamente brindando, tales como los estudios cristalográficos, y medidas de propiedades con facilidades con las que no contábamos en nuestro medio. Este camino se ve impulsado ahora con este premio Nobel que hoy celebramos, en la evolución de su producción, aplicada a necesidades reales que resuelven los materiales de nueva generación, con el aporte de la IA (ya aplicada por los grupos de punta en el tema) y la robótica” – sostiene la pionera en MOF en San Luis, Dra. Griselda Narda.
Celeste Bernini investigadora del CONICET en el INTEQUI es una de las referentes en el campo de las estructuras metalorgánicas en el país. Su tesis doctoral fue dirigida por la pionera Griselda Narda y codirigida por la doctora Elena Brusau: “Mi tesis se dedicó al estudio de redes metal-orgánicas, y pudimos explorar las aplicaciones de los materiales como catalizadores, que es justamente una de las aplicaciones que se citan como de mayor interés en el marco de la reciente entrega del Premio Nobel de Química 2025”.
En la actualidad en el INTEQUI la línea que investiga las Redes Metalorgánicas (MOF), se enfoca en explorar sus cualidades para aplicarlos en campos de interés medioambiental y de biomedicina. “Tenemos en marcha varios proyectos donde sintetizamos MOF basados en diferentes metales y moléculas orgánicas, y esa combinación que hacemos, se hace con algún criterio especial y siempre ponemos atención a la estructura que forman y a cómo la podemos modificar para que el material final sea mejor, tenga mejores propiedades. Nada de eso lo podríamos hacer sin nuestros colaboradores, científicos y científicas del país y del exterior, que nos aportan equipamiento y facilidades que tal vez aquí no disponemos”— comenta la Dra. Celeste Bernini.
Las investigaciones que se iniciaron en San Luis bajo el impulso de la doctora Narda hacia mediados de la década del noventa con eje en las estructuras metalorgánicas – tema reconocido por la Academia Sueca de Ciencias- tiene una amplitud creciente de abordajes en el Instituto de Investigaciones en Tecnología Química (INTEQUI).
La Dra. Celeste Bernini y Dra. Bibiana Barbero estudian la aplicación de MOF como catalizadores, para descontaminar el agua. También hay estudios que se enfocan en el estudio de MOF para aplicaciones de sensado por luminiscencia y para degradación de contaminantes. Bernini también dirige a dos becarios posdoctorales que trabajan en la línea de estructuras metalorgánicas.
“Es decir que a lo largo de casi tres décadas, —desde la primera tesis doctoral llevada a cabo por la Dra. Brusau y dirigida por Narda – se han formado numerosos recursos humanos en esta temática y se han hecho importantes aportes al conocimiento científico en este tema”— relata con orgullo la Dra. Bernini, investigadora del INTEQUI-CONICET que agrega: “El premio Nobel en Química que recibieron este año Kitagawa, Robson y Yaghi, nos alienta a continuar trabajando en estos inspiradores materiales, donde la creatividad y la imaginación, parecen no tener límites para su diseño y potencialidades de su implementación”.
Gómez, investigador en el INTEQUI y especialista en el campo de las estructuras metalorgánicas (MOF), es integrante del Grupo de Química Inorgánica, en donde trabaja en conjunto con la doctora Bernini en diferente temáticas aplicando los MOF: “Por ejemplo en catálisis para la remediación de aguas de fuentes, como así también en la detección de compuestos orgánicos volátiles mediante fluorescencia, como así también en el diseño de nuevos materiales para aplicaciones puntuales, que van desde la catálisis, luminiscencia, hasta la liberación controlada de fármacos”.
Sobre el Premio Nobel de Química el Dr. Gómez menciona que: “Este premio crea un punto de inflexión donde se abre la puerta al uso de los MOF en aplicaciones reales y donde los científicos que nos dedicamos al estudio de los MOF tenemos desafíos por delante para utilizar los MOF de manera cotidiana. Tenemos que resolver aún problemas de escalado, de la incorporación de los MOF en dispositivos reales para aplicaciones cruciales desde el punto de vista medioambiental y energético”.
Ver: Las Redes Metal Orgánicas en San Luis- Celebrando el Premio Nobel de Química 2025
La historia detrás del Nobel
Todo comenzó en 1989, cuando Richard Robson experimentó con el uso de las propiedades inherentes de los átomos de una forma novedosa. Combinó iones de cobre con carga positiva con una molécula de cuatro brazos; esta tenía un grupo químico que era atraído por los iones de cobre en el extremo de cada brazo. Al combinarse, se unieron para formar un cristal amplio y ordenado. Era como un diamante lleno de innumerables cavidades.
Robson reconoció de inmediato el potencial de su construcción molecular, pero era inestable y colapsaba con facilidad. Sin embargo, Susumu Kitagawa y Omar Yaghi sentaron bases sólidas para este método de construcción; entre 1992 y 2003, realizaron, por separado, una serie de descubrimientos revolucionarios. Kitagawa demostró que los gases pueden fluir dentro y fuera de las construcciones y predijo que los MOF podrían hacerse flexibles. Yaghi creó un MOF muy estable y demostró que puede modificarse mediante un diseño racional, dotándolo de propiedades nuevas y deseables. Tras los revolucionarios descubrimientos de los galardonados, los químicos han construido decenas de miles de MOF diferentes.
