Prix Nobel de chimie 2025 : trois chercheurs distingués pour les MOF, structures métallo-organiques
Prix Nobel de chimie 2025 : les MOF, des structures métallo-organiques au service de la chimie
Le prix Nobel de chimie 2025 est attribué à Susumu Kitagawa, Richard Robson et Omar M. Yaghi pour leurs travaux sur les structures métallo-organiques, connues sous le nom de MOF, des réseaux moléculaires présentant de vastes cavités.
Ces matériaux offrent des espaces poreux par lesquels circulent gaz et substances chimiques, ouvrant des perspectives d’applications liées au climat, à l’environnement et à la catalyse.
Le trio lauréat et son cheminement
Susumu Kitagawa, chercheur japonais, a exploré le potentiel des structures poreuses dès le milieu des années 1990, montrant que des MOF peuvent être conçues à partir de cadres et de ligands variés et présenter des propriétés de flexibilité sans sacrifier leur fonctionnalité.
Richard Robson, basé en Australie, a travaillé sur une approche inspirée par la structure du diamant et a démontré qu’une combinaison d’ions cuivre et d’une molécule à quatre bras terminée par un nitrile peut former un cristal ordonné et poreux, ouvrant des perspectives pour la chimie des matériaux.
Omar M. Yaghi, professeur à l’Université de Californie à Berkeley, a adopté une méthode rationnelle pour assembler des grands cristaux à partir de métaux et de molécules organiques. En 1995, il décrit des structures bidimensionnelles reliées par des métaux capables d’emprisonner des molécules tout en restant stables à des températures élevées lorsque les cavités sont occupées. En 1999, il introduit la MOF-5, un matériau extrêmement poreux et stable : quelques grammes peuvent offrir une surface comparable à celle d’un terrain de football, et certaines variantes peuvent stocker de grandes quantités de méthane pour des véhicules utilisant du gaz naturel renouvelable. Il démontre aussi qu’il est possible de générer des familles entières de MOF par variation des liaisons, Aboutissant à 16 variantes de la MOF-5.
Applications et potentiel des MOF
Les MOF offrent des finalités variées : collecte d’eau issue de l’humidité atmosphérique, capture du CO2, stockage de gaz et catalyse de réactions chimiques. Le développement de ces matériaux est soutenu par une approche de conception plus rationnelle, potentiellement assistée par l’intelligence artificielle, afin d’obtenir des MOF adaptés à des usages précis.
Des expériences ont montré que des MOF peuvent récolter l’eau de l’air nocturne dans le désert de l’Arizona et libérer de l’eau au lever du soleil lorsque le matériau se réchauffe.
En résumé, les recherches sur les MOF ont ouvert des pistes innovantes en chimie des matériaux et alimentent l’espoir que ces structures pourraient devenir l’un des matériaux phares du XXIe siècle, selon le comité Nobel.
