Em 8 de outubro de 2025, às 17:45 horas horário de Pequim, o Prêmio Nobel de Química de 2025 foi concedido a Susumu Kitagawa, Richard Robson e Omar M. Yaghi por suas contribuições no desenvolvimento de estruturas orgânicas metálicas. As estruturas que eles criaram – estruturas metálico-orgânicas (MOF) – contêm enormes buracos através dos quais as moléculas podem entrar e sair. Os pesquisadores os usaram para coletar água do ar do deserto, extrair poluentes da água, capturar dióxido de carbono e armazenar hidrogênio.

MOF: um "apartamento único" encantador e extremamente espaçoso

O Prêmio Nobel revelou que a estrutura orgânica metálica (MOF) está nos holofotes. Nobel usou uma metáfora para descrevê-lo: um "apartamento único" encantador e extremamente espaçoso. Os materiais de estrutura orgânica metálica têm uma utilidade extraordinária e são estruturados especificamente para capturar dióxido de carbono, separar substâncias perfluoraalquilas (PFAS) da água, administrar medicamentos no corpo humano ou tratar gases altamente tóxicos. Alguns materiais podem absorver o gás de vinilo liberado pela fruta, retardando seu processo de amadurecimento; Há também enzimas que envolvem os resíduos de antibióticos que podem ser decompostos no ambiente. Químicos já foram capazes de projetar dezenas de milhares de diferentes materiais MOF, o que levou ao nascimento de novas maravilhas químicas.

"As estruturas orgânicas metálicas têm um enorme potencial e oferecem oportunidades para a realização de materiais personalizados com novas funcionalidades", disse Heiner Link, presidente do Comitê Nobel de Química.

Omar M. Yaghi e sua jornada de exploração do MOF

Omar M. Yaghi nasceu em Aman, Jordânia, em 1965. Doutorado na Universidade de Illinois, Urbana-Champagne, em 1990. Foi professor assistente na Universidade Estadual do Arizona, na Universidade de Michigan e na Universidade da Califórnia, Los Angeles, antes de mudar para a Universidade da Califórnia, Berkeley, em 2012, onde atualmente é professor de química James e Neeltje Tretter. Foi diretor fundador do Instituto de Ciências Globais de Berkeley. Yagi foi pioneiro no campo da química reticular, envolvendo a costura de blocos de construção moleculares por meio de ligações fortes para formar uma estrutura aberta. Seu trabalho é o design, síntese, aplicação e popularização do MOF.

Em 1999, a Yagi apresentou o MOF-5 ao mundo, marcando o próximo marco no desenvolvimento de estruturas orgânicas metálicas. Dentro do espaço cúbico deste material está escondida uma enorme área de superfície. Alguns gramas de MOF-5 têm a área de superfície de um campo de futebol, o que significa que ele pode absorver mais gás do que o zeolito.

Omar Yagi construiu os últimos tijolos para a base da estrutura orgânica metálica em 2002 e 2003. Ele demonstrou a possibilidade de modificar e alterar MOFs de forma razoável, dando-lhes diferentes propriedades. Um dos seus trabalhos foi a fabricação de 16 variantes do MOF-5 com orifícios maiores ou menores do que o material original. Desde então, a estrutura orgânica metálica varreu o mundo.

A figura da Micromérica no trabalho do Professor Yagi

Na pesquisa de vanguarda em química de materiais porosos e estruturas, a caracterização precisa da área de superfície relativa, distribuição de abertura e propriedades de adsorção de gás de materiais é a chave para impulsionar avanços no design e aplicação de materiais. Temos o privilégio de conhecer diferentes modelos de analisadores de superfície e abertura da Micromeritics em vários trabalhos pioneiros do Professor Yagi e sua equipe. Seu uso de produtos Micro para avaliar as propriedades de estruturas orgânicas covalentes sintéticas e materiais de estruturas orgânicas metálicas fornece um sólido apoio de dados para a validação estrutural e o desenvolvimento funcional dos materiais.

Em um estudo publicado na Nature Chemistry, a equipe de Yagi usou o Micromeritics ASAP 2020 para testar a adsorção de amônia de materiais como COF-10 e COF-102, revelando sua capacidade de captura de amônia e estabilidade circular. O instrumento completou a análise de adsorção de N₂ a 77K, calculou com precisão a área de superfície do poro do material e analisou a distribuição de abertura em combinação com o modelo NLDFT, fornecendo uma base fundamental para a compreensão do comportamento de adsorção de materiais COF em diferentes ambientes gasosos.

*DOI: 10.1038/nchem.548 Partes do artigo

Em outro estudo publicado na Science sobre estruturas orgânicas covalentes altamente apontadas, a equipe da Yagi usou o Micromeritics 3Flex e o ASAP 2420 para determinar as isolinhas de adsorção de N₂, Ar, H₂ e CO₂ em materiais da série BP-COF a 77K e 87K e analisar com precisão sua estrutura de abertura e área de superfície relativa em combinação com modelos teóricos de DFT. Estes dados não apenas validam os modelos estruturais da simulação teórica, mas também estabelecem a base para a exploração posterior de suas aplicações energéticas e ambientais, como armazenamento de hidrogênio e captura de dióxido de carbono.

*DOI: 10.1126/science.abd6406 Partes do artigo

Além disso, no estudo do coletor de água atmosférica baseado em MOF-303 relatado pela Nature Water, a equipe de pesquisadores da Yagi também usou o Micromeritics ASAP 2420 para realizar uma análise de adsorção de N₂ de MOF-303 e suas partículas compostas, confirmando sua área de superfície altamente relacionada à estrutura porosa, fornecendo parâmetros estruturais essenciais para a compreensão de seu mecanismo eficiente de absorção e liberação de água.

*doi.org/10.1038/s44221-023-00103-7 Seções de conteúdo parcial do artigo

A linha completa de produtos da Micromeritics, com sua alta precisão, versatilidade e confiabilidade, tornou-se uma ferramenta confiável para a equipe do Professor Yagi no desenvolvimento de novos materiais porosos. Desde a adsorção de gás até a captura de vapor d'água, desde a caracterização estrutural até a otimização do desempenho, estes instrumentos fornecem uma sólida garantia experimental para seus grandes avanços em áreas como energia, meio ambiente e recursos hídricos, e são os "motores de dados" que impulsionam a química estrutural do laboratório para aplicações práticas.