Prix Nobel de chimie 2025 : trois chercheurs récompensent les MOF, structures métallo-organiques et leurs applications

Des MOF et des structures métallo-organiques au cœur du Nobel de chimie 2025

Le prix Nobel de chimie 2025 est attribué à Susumu Kitagawa, Richard Robson et Omar M. Yaghi pour leurs travaux sur les réseaux métallo-organiques appelés MOF. Ces architectures présentent de vastes cavités et permettent le passage de gaz et d autres substances chimiques, ouvrant des perspectives pour des projets liés au climat et à l environnement.

Parcours des lauréats et affiliations

Susumu Kitagawa est affilié à l Université de Kyoto au Japon, Richard Robson à l Université de Melbourne en Australie, et Omar M. Yaghi est originaire d Amman en Jordanie et exerce à l Université de Californie à Berkeley.

Propriétés et usages potentiels des MOF

Les MOF se distinguent par des cavités étendues et des canaux internes par lesquels peuvent circuler des gaz et d autres substances chimiques. Ils peuvent servir à recueillir l eau présente dans l air du désert, capter le dioxyde de carbone, stocker des gaz toxiques ou catalyser des réactions chimiques.

Évolution et impact des MOF

Entre 1992 et 2003, Susumu Kitagawa et Omar Yaghi ont réalisé des avancées déterminantes. Kitagawa a exploré l utilité des structures poreuses sans fonction précise au départ et a présenté en 1997 une MOF à canaux ouverts capable de contenir divers gaz sans compromettre sa stabilité. En 1998, il démontre que les MOF peuvent être fabriquées à partir de nombreux composants et peuvent être souples et flexibles. Ces progrès ont permis la conception de dizaines de milliers de MOF différentes.

Des espaces intérieurs immenses et des volumes remarquables

Parallèlement, Omar Yaghi a adopté une approche rationnelle pour assembler des composants chimiques afin de créer de grands cristaux. En 1995, il décrit des structures bidimensionnelles liées par des ions cuivre ou cobalt et démontre que leurs cavités peuvent accueillir des molécules tout en restant stables à haute température. Le terme structure métallo-organique est popularisé après sa publication dans Nature et la MOF est définie comme une matrice composée de métaux et de molécules organiques. En 1999, MOF-5 est développé et présente une porosité importante : quelques grammes peuvent offrir une surface équivalente à celle d un terrain de football.

Des variantes et des applications potentielles

La suite montre qu il est possible de créer des familles entières de MOF en variant les liaisons moléculaires, donnant naissance à des matériaux aux cavités de tailles diverses. Parmi ces variantes figurent seize versions de MOF-5, avec des cavités plus grandes ou plus petites que l original. Certaines variantes peuvent stocker d importantes quantités de méthane, ouvrant des perspectives pour des véhicules fonctionnant au gaz naturel renouvelable.

Le MOF, matériau du XXIe siècle

Les MOF se sont répandus dans le monde et un ensemble de composants moléculaires a été développé pour concevoir de nouvelles MOF au profil varié. Cela permet une conception guidée et peut s appuyer sur l intelligence artificielle pour viser des usages variés. Un exemple marquant est la collecte d eau dans l air ambiant de l Arizona, où la vapeur capturée peut être récupérée au lever du soleil lorsque le matériau est chauffé.

Pour certains chercheurs, les structures métallo-organiques pourraient devenir le matériau emblématique du XXIe siècle. Le comité Nobel souligne que les travaux de Kitagawa, Robson et Yaghi ont apporté le plus grand bénéfice à l humanité, conformément au testament d Alfred Nobel.

Rédaction Stéphanie Jaquet et les agences.