… por el desarrollo de las llamadas estructuras metalorgánicas (MOF, siglas en inglés).
Susumu Kitagawa pertenece a la
Universidad de Kioto
(Japón);
Richard Robson
a la
Universidad de Melbourne
(Australia) y
Omar M. Yaghi
a la
Universidad de California, Berkeley, (EE.UU.).
Las estructuras moleculares que crearon los ganadores del Nobel de Química
tienen grandes espacios por los que pueden fluir gases y otras sustancias
químicas.
En términos prácticos, estas construcciones pueden utilizarse, por ejemplo,
para recoger agua del aire del desierto, capturar
dióxido de carbono
o almacenar gases tóxicos.
La
Academia Sueca de las Ciencias
destacó que los ganadores han desarrollado una "nueva arquitectura molecular".
Las construcciones creadas por este equipo conjugan el uso de iones metálicos.
Estos funcionan como piedras angulares que, a su vez, están unidas a largas
moléculas orgánicas, basadas en carbono.
Juntos, estas moléculas orgánicas y de los iones, se organizan y crean
cristales que tienen grandes cavidades. A este material poroso se le denomina
"estructura metalorgánica" (MOF).
Al variar los bloques de construcción usados en las MOF, se pueden diseñar
para que, en esas cavidades, capturen y almacenen sustancias específicas.
A su vez, estas MOF pueden impulsar reacciones químicas o conducir
electricidad.
"Las estructuras metalorgánicas tienen un enorme potencial, ya que
ofrecen oportunidades antes impensables para crear materiales a medida con
nuevas funciones",
afirmó Heiner Linke, presidente del Comité Nobel de Química.
Al anunciar el premio, Heiner Linke dijo que los galardonados habían
encontrado formas de fabricar materiales completamente nuevos “con grandes
cavidades” en su interior que funcionan
“como habitaciones de un hotel, de modo que las moléculas huéspedes
pueden entrar y salir nuevamente del mismo material”.
Dijo que la química funciona como el bolso de Hermione Granger en los libros
de Harry Potter, que parece pequeño por fuera, pero es grande por dentro.
“Puede almacenar enormes cantidades de gas en un volumen diminuto”,
explicó Linke. “Las estructuras metalorgánicas tienen un potencial enorme
y brindan oportunidades nunca antes previstas para materiales hechos a
medida con nuevas funciones”.
El comité elogió a los galardonados por crear construcciones moleculares con
grandes espacios a través de los cuales pueden fluir gases y otros productos
químicos.
"Son materiales muy porosos, como esponjas, que tienen dentro muchos
canales, mucha superficie interna, donde se pueden hacer muchas
reacciones", explicó Fernando Gomollón Bel, doctor en Química Orgánica, comunicador
científico y cofundador de Agata Communications en declaraciones a
Science Media Center.
"En ellos se pueden utilizar catalizadores, absorber gases como el
CO2
y capturarlo para luego reutilizarlo o para quitarlo de la atmósfera".
Por ejemplo, Omar Yaghi creó materiales muy hidrofílicos para conseguir agua
en el desierto en forma líquida, capturando la poca agua que hay en el aire
gracias a su extensa superficie.
"Son literalmente como esponjas moleculares, como esponjas microscópicas,
hechas de metales y sustancias orgánicas. Tienen nodos de metal y
sustancias orgánicas. La gracia de esto es que ambas partes, los metales y
las sustancias orgánicas, puedes personalizarlos un poco a la carta",
dijo Gomollón Bel.
Así, explicó, si cambias el metal o las sustancias orgánicas, cambian las
propiedades. Por ejemplo, si como sustancia orgánica pones una sustancia
básica, puedes hacer MOF que reaccionan con el CO2 —que es ácido—, y lo
atrapan.
Ayuda contra el
cambio climático
Todo comenzó en 1989, cuando Richard Robson probó a utilizar las propiedades
inherentes de los átomos de una nueva forma. Combinó iones de cobre con carga
positiva con una molécula de cuatro brazos, que tenía un grupo químico que era
atraído por los iones de cobre en el extremo de cada brazo.
Cuando se combinaron, se unieron para formar un cristal espacioso y bien
ordenado. Era como un diamante lleno de innumerables cavidades.
Robson reconoció inmediatamente el potencial de su construcción molecular,
pero era inestable y se desmoronaba fácilmente.
Sin embargo, Susumu Kitagawa y Omar Yaghi proporcionaron a este método de
construcción una base sólida; entre 1992 y 2003 realizaron, por separado, una
serie de descubrimientos revolucionarios.
Kitagawa demostró que los gases pueden entrar y salir de las construcciones y
predijo que las MOF podían hacerse flexibles. Yaghi creó una MOF muy estable y
demostró que se puede modificar mediante un diseño racional, dotándolo de
propiedades nuevas y deseables.
Tras los descubrimientos revolucionarios de los galardonados, los químicos han
construido decenas de miles de MOF diferentes.
Algunos de ellos pueden contribuir a resolver algunos de los mayores retos de
la humanidad, como el combate contra el cambio climático y sus consecuencias.
Por ejemplo,
estas MOF pueden capturar dióxido de carbono de la atmósfera, reducir la
contaminación por plásticos, separar químicos persistentes contaminantes
del agua, la descomposición de trazas de productos farmacéuticos en el
medio ambiente o, como ya se ha nombrado, la captura de moléculas de agua
del aire del desierto.
Catalina Biglione, investigadora titular de la Unidad de Materiales Porosos
Avanzados de IMDEA Energía, dijo en declaraciones a Science Media Center que
este reconocmiento es "bien merecido".
La investigadora destacó que durante sus más de cuatro años de trabajo en este
campo pudo
"comprobar su extraordinaria versatilidad: desde la captura de
contaminantes, hasta su uso en aplicaciones de energía para pilas de
combustibles o incluso en tratamientos innovadores dentro de la
nanomedicina".
"Este premio no solo celebra un avance científico, sino que destaca una
plataforma tecnológica con un potencial transformador", aseguró.
Tomado de BBC Mundo News
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