Yaghi creó un campo llamado química reticular, que implica unir bloques de construcción moleculares para formar estructuras porosas (marcos metalorgánicos, MOF) con innumerables aplicaciones.
8 de octubre de 2025
Omar Yaghi, químico jordano-estadounidense de la Universidad de California, Berkeley, recibió hoy el Premio Nobel de Química 2025, que compartió con Richard Robson, de la Universidad de Melbourne, Australia, y Susumu Kitagawa, de la Universidad de Kioto, Japón.
Los científicos fueron reconocidos por crear “construcciones moleculares con amplios espacios a través de los cuales pueden fluir gases y otras sustancias químicas. Estas construcciones, estructuras metalorgánicas, pueden utilizarse para extraer agua del aire del desierto, capturar dióxido de carbono, almacenar gases tóxicos o catalizar reacciones químicas”.
Yaghi es el 28.º profesor de UC Berkeley en ganar un Premio Nobel y el quinto en los últimos cinco años. Ayer, John Clarke compartió el Premio Nobel de Física 2025. En 2021, David Card compartió el Premio Sveriges Riksbank en Ciencias Económicas en memoria de Alfred Nobel, mientras que en 2020, Jennifer Doudna compartió el Premio Nobel de Química y Reinhard Genzel compartió el Premio Nobel de Física.
Yaghi se enteró de que había ganado el Premio Nobel durante una escala en su camino a una conferencia en Bruselas, Bélgica.
“Al aterrizar, vi que no había nada en mi teléfono y entonces recibí una llamada”, dijo. Terminó conversando extensamente con un miembro del comité del Nobel, agradeciéndole efusivamente, rodeado de viajeros apresurados.
“No hay nada igual, es una maravilla”, dijo. Recibir el premio “es una sensación que no se tiene a menudo”.
Su teléfono no ha parado de sonar desde que aterrizó. Planea responder a todas las felicitaciones, mientras se prepara para dirigir una sesión científica mañana en la conferencia.
En la década de 1990, Yaghi y sus colegas combinaron metales con moléculas orgánicas para construir compuestos híbridos con una estructura cristalina altamente porosa, capaz de absorber, almacenar y liberar fácilmente gases y vapores. Denominó a estos compuestos estructuras metalorgánicas (MOF) y demostró que no solo son estructuralmente muy estables, sino que también se pueden ajustar fácilmente, utilizando diferentes metales y diferentes enlaces orgánicos para capturar moléculas específicas y excluir otras.
Hasta la fecha, se han sintetizado más de 100.000 estructuras MOF distintas, cada una con propiedades específicas adaptadas a una aplicación específica. Algunas, incluidas las versiones creadas por Yaghi, pueden capturar dióxido de carbono de los gases de combustión producidos por centrales eléctricas o la industria. Otras se utilizan para almacenar metano en tanques de combustible para impulsar vehículos de gas natural. Otras pueden almacenar hidrógeno y, algún día, podrían equiparse en automóviles propulsados por hidrógeno.
En los últimos años, Yaghi ha creado MOF que absorben agua directamente del aire, incluso con la baja humedad típica de los entornos desérticos, y los ha incorporado a un recolector de agua . Hace varios años, su laboratorio creó una empresa para comercializar pequeños recolectores de agua del tamaño de un microondas que pueden capturar hasta 5 litros de agua del aire por día en entornos áridos. Y en 2020, fundó otra empresa, Atoco , para implementar MOF para combatir el cambio climático y ampliar el acceso al agua potable.
También fue pionero en otras dos grandes clases de materiales porosos: marcos orgánicos covalentes, o COF, que son las primeras estructuras orgánicas extendidas en 3D; y marcos de imidazolato zeolítico, o ZIF, que amplían enormemente las capacidades de los catalizadores de zeolita en la industria. Estos también podrían ser útiles en el almacenamiento y la separación de hidrógeno, metano y dióxido de carbono y en la producción y el suministro de agua limpia. Debido a que los COF tienen la capacidad adicional de almacenar iones cargados, también pueden funcionar como supercondensadores con posibles aplicaciones en baterías o en la industria automotriz.
Química reticular
Yaghi , de 60 años, llama a su campo “química reticular”, que define como “unir bloques moleculares para formar estructuras cristalinas y extendidas mediante enlaces fuertes”.
La idea se le ocurrió alrededor de la época en que obtuvo su doctorado de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en 1990. Allí, trabajó con el químico Walter Klemperer, quien, según Yaghi, le enseñó no solo “cómo hacer ciencia rigurosa y el valor de la evidencia al hacer su análisis de datos y conclusiones”, sino también “cómo convertirse en un científico que puede abrir nuevos caminos en la ciencia, no alguien que sigue los descubrimientos de otras personas”.
Yaghi había estado trabajando en la síntesis de moléculas complejas mediante la construcción de moléculas más grandes y luego separándolas para obtener la estructura deseada, pero dijo que el resultado fue “insatisfactorio”. Así como los polímeros son cadenas de moléculas idénticas, imaginó polímeros bidimensionales o incluso tridimensionales, como cristales, construidos a partir de los mismos bloques de construcción molecular.
“No había racionalidad en cómo se hacían estos materiales. No había diseño, ni reglas intelectuales ni orientación para hacerlos”, dijo Yaghi. Así que, como profesor adjunto en la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, me obsesioné con la construcción de materiales mediante un enfoque de bloques para poder ensamblarlos racionalmente.
Tras buscar sin éxito estructuras cristalinas totalmente orgánicas, probó con híbridos de metales inorgánicos y moléculas orgánicas. Los compuestos metalorgánicos anteriores (polímeros de coordinación, como se les llamaba) habían sido difíciles de usar como estructuras porosas debido a su fragilidad, pero Yaghi y sus estudiantes de la Universidad Estatal de Arizona probaron un enfoque diferente. Crearon un grupo inorgánico de dos átomos metálicos (una dimetal carboxilasa) y lo unieron a una molécula orgánica estándar que se podía adquirir en un proveedor. Tras muchos ensayos, el equipo de Yaghi logró crear una estructura estable, similar a un cristal, con grupos de dos átomos metálicos en los vértices de un cubo y los ligandos entre ellos. Pronto logró el éxito con grupos de cuatro átomos metálicos y demostró que las estructuras eran robustas, estables a la degradación y altamente porosas.
«Esa fue básicamente la chispa que encendió el campo», afirmó. Después de eso, cualquiera podría tomar un grupo inorgánico, unirlo con un ligando orgánico y crear un cristal poroso. Se pueden funcionalizar los poros, almacenar hidrógeno, capturar CO₂ y , ahora, capturar agua. Y además, se tienen miles de bloques de construcción inorgánicos y millones de unidades orgánicas que podrían usarse, y la combinación produciría una variedad infinita de estructuras que no solo se pueden imaginar, sino que también se pueden crear en el laboratorio.
Una de las ventajas más importantes de los MOF es su enorme superficie dentro de sus poros: hasta 10.000 metros cuadrados por gramo de MOF, el equivalente a dos campos de fútbol. Esta enorme superficie interna permite la adsorción de un gran volumen de gas. Además, los componentes metálicos y orgánicos de un MOF se pueden ajustar para seleccionar el tipo de gas adsorbido y la firmeza de su adhesión.
“Los grupos metálicos se encuentran en las esquinas de un andamio, como los que se colocan alrededor de un edificio”, explicó Yaghi. “En la intersección, se colocaba un ion metálico. Los nuevos que inventamos tenían grupos de iones metálicos de gran tamaño que permitían flexibilidad en su enlace. Y, sobre todo, no eran frágiles ni inestables, como los formados a partir de iones metálicos individuales. Los fuertes enlaces entre los grupos metálicos y los enlaces orgánicos cargados confieren a la estructura estabilidad y robustez”.
Con los MOF, Yaghi combinó esencialmente los campos de la química orgánica (la química de los compuestos de carbono) y la química inorgánica, que se ocupa de todo lo demás, y extendió esos campos a materiales 2D y 3D. Estos MOF eran altamente personalizables. Al ajustar los dos bloques de construcción, el tamaño y el entorno químico de los poros dentro de los cristales de MOF podían adaptarse a una aplicación determinada.
Al agregar enzimas al interior de los poros, los MOF también pueden usarse para catalizar reacciones, como convertir metano en metanol o descomponer agua en hidrógeno y oxígeno, proporcionando energía limpia.
Los informes iniciales de Yaghi sobre los MOF fueron recibidos con escepticismo y, a veces, burla, dijo. Pero contó con el apoyo de algunos químicos, clave para un joven profesor asistente que recién comenzaba su carrera, que lo mantuvieron enfocado en el nuevo campo. Continuó trabajando en MOF después de mudarse a la Universidad de Michigan en 1999, a UCLA en 2007 y a UC Berkeley en 2012.
El campo ha seguido creciendo, dijo Yaghi. El número de artículos sobre MOF en revistas científicas se dispara cada año y aún no se ha estabilizado. Decenas de empresas en los EE. UU. están realizando investigaciones sobre MOF, con aplicaciones que van desde formas más seguras de almacenar productos químicos peligrosos hasta formas de crear mejores catalizadores. Se encuentra entre los cinco químicos más citados a nivel mundial.
En 2022, Yaghi fue nombrado director científico de un nuevo centro de investigación en UC Berkeley, el Instituto Bakar de Materiales Digitales para el Planeta , que empleará inteligencia artificial para desarrollar versiones rentables y fácilmente implementables de MOF y COF para ayudar a limitar y abordar los impactos del cambio climático.
Yaghi es el director fundador del Instituto de Ciencias Globales de Berkeley., que consiste en un equipo de científicos y educadores que trabajan juntos para brindar oportunidades de investigación a académicos emergentes de todo el mundo. Mediante el establecimiento de centros de excelencia en investigación en Vietnam, Arabia Saudita, Japón, Jordania, Corea del Sur, Argentina, Malasia e Indonesia, el instituto trabaja para garantizar que la investigación científica y la innovación se realicen sin fronteras de forma significativa y con impacto.
