El Premio Nobel de Química 2025 fue otorgado a Omar M. Yaghi, Susumu Kitagawa y Richard Robson por el desarrollo de las redes metal-orgánicas o MOFs (Metal-Organic Frameworks), materiales cristalinos con una estructura tan porosa que, en un solo gramo, pueden alojar una superficie interna equivalente a varios campos de fútbol. Este reconocimiento celebra una de las innovaciones más trascendentes de la química moderna: los MOFs permiten diseñar sólidos con cavidades del tamaño de moléculas, capaces de almacenar gases, purificar agua, capturar CO₂ o extraer humedad del aire del desierto. Son materiales "inteligentes", en los que la estructura y la funcionalidad pueden ajustarse como piezas de un LEGO molecular. Pero lo más fascinante es que el campo sigue expandiéndose, y en nuestra universidad también hay aportes en esa dirección.

Aportes desde el INIFTA

En consonancia con los avances reconocidos por la Real Academia de Ciencias de Suecia, en nuestro instituto se vienen realizando desde hace más de una década investigaciones orientadas a aprovechar las singulares características de los MOFs en distintas aplicaciones.

En el grupo NANOFOT, trabajamos con MOFs formados por moléculas de porfirina, biocompatibles y capaces de absorber luz y desencadenar procesos relevantes en el ámbito biológico y medioambiental. Más recientemente, desarrollamos una nueva familia de estos materiales basada en colorantes orgánicos perilénicos, moléculas conocidas por su alta eficiencia en la absorción de luz visible y solar.

Estos compuestos, llamados ligandos, se combinan con nodos metálicos -por ejemplo, de zirconio o hafnio- para construir materiales cristalinos estables, altamente organizados y con una propiedad distintiva: no solo almacenan moléculas, también capturan energía lumínica. En otras palabras, mientras los MOFs tradicionales se comportan como esponjas moleculares, estos nuevos MOFs pueden funcionar como mini paneles solares moleculares, capaces de absorber luz y generar estados excitados reactivos que inician procesos fotoquímicos o fotocatalíticos.

Por su parte, los grupos de Fisicoquímica de Superficies y de Materiales del INIFTA -el Laboratorio de Materia Blanda y el Laboratorio de Nanoelectrocatálisis- exploran el uso de MOFs como materiales porosos para la formación de films delgados con actividad electrocatálitica y biocatalítica, ampliando significativamente su potencial funcional. Su enfoque integra la química de materiales porosos con estrategias de autoensamblado y funcionalización capa a capa, lo que permite controlar con gran precisión las propiedades eléctricas, iónicas y catalíticas de estos sistemas. Esta combinación convierte a los MOFs en plataformas activas para el desarrollo de sensores, dispositivos energéticos y procesos de transporte selectivo, trascendiendo su rol tradicional como simples esponjas moleculares. En conjunto, estas investigaciones impulsan la evolución de los MOFs desde estructuras estáticas hacia materiales inteligentes y multifuncionales, con aplicaciones directas en energía limpia, detección y catálisis.

¿Qué significa esto y por qué es importante?

La luz solar es una fuente de energía limpia, gratuita e inagotable. Sin embargo, aprovecharla de forma eficiente para promover reacciones químicas útiles -por ejemplo, degradar contaminantes o producir combustibles solares- requiere materiales capaces de absorberla y transferir su energía de manera controlada.

Los nanomateriales que desarrollamos unen dos mundos: la precisión estructural y estabilidad de los MOFs y la fotoactividad y versatilidad electrónica de los colorantes orgánicos. Gracias a esta combinación, estos materiales pueden capturar luz visible y transformarla en energía química, abriendo el camino hacia aplicaciones como la fotocatálisis ambiental (para eliminar contaminantes o degradar microplásticos), la conversión de energía solar en procesos químicos útiles o la producción controlada de especies reactivas con potencial en síntesis orgánica y química verde.

En la misma línea, la integración de MOFs en materiales de electrodo avanzados o en nanoarquitecturas con actividad enzimática   como se ensaya actualmente en el instituto, abre la puerta a numerosas aplicaciones con impacto directo en energía, medio ambiente y sensado químico o biológico.

Del Nobel al futuro de la química de materiales

El Nobel 2025 no solo celebra el pasado: marca el rumbo del futuro.
Los MOFs ya no son solo materiales de laboratorio; hoy participan en proyectos de captura de carbono, purificación de aire, almacenamiento de hidrógeno y sensores avanzados. Con la incorporación de colorantes orgánicos fotoactivos, la frontera se extiende hacia la fotoquímica y la fotocatálisis solar.

El desarrollo de MOFs fotosensibles y de nanoarquitecturas porosas con actividad electroquímica, como las que se investigan en el INIFTA, demuestra que la química sigue siendo un terreno fértil para la innovación y la creatividad, capaz de ofrecer soluciones concretas a desafíos globales como el cambio climático y la transición energética.

Estas investigaciones reflejan cómo la ciencia universitaria puede dialogar con los grandes descubrimientos internacionales, aportar innovación desde los laboratorios nacionales y formar jóvenes científicos en la frontera del conocimiento.

La historia de los MOFs -desde los pioneros premiados con el Nobel hasta las nuevas generaciones de materiales activados por luz- es también la historia de una idea poderosa: que el diseño molecular puede transformar la forma en que enfrentamos los desafíos del siglo XXI.

Autores:  Daniel Cacciari, Mónica C. Gonzalez, NANOFOT, INIFTA, UNLP  y Matías Rafti, del Laboratorio de Materia Blanda, INIFTA, UNLP