Omar Yaghi, ganador del Premio Nobel de Química 2025, y el invento que podría definir la próxima era tecnológica

El químico Omar Yaghi, galardonado con el Premio Nobel de Química en 2025, asegura que su mayor invento podría cambiar el mundo. Su trabajo ha estado centrado en el desarrollo de los materiales metalorgánicos (MOF), estructuras cristalinas cuya porosidad y versatilidad abren posibilidades inéditas en la ciencia de materiales.

Yaghi, desde su laboratorio en la Universidad de California en Berkeley, ha sido pionero en la creación y estudio de estos compuestos, convencido de que su impacto podría definir la próxima era tecnológica, tal como el silicio caracteriza la actual.

La historia de los MOF comienza en la década de 1990, cuando Yaghi y su equipo trabajaban en lo que entonces parecía un desafío puramente intelectual: ensamblar materiales átomo por átomo, como si se tratara de construir con piezas de Lego.

“Queríamos encontrar una manera de hacer que los materiales fueran molécula a molécula, como construir un edificio o programar moléculas como si fueran Lego”, explica Yaghi.

La meta era lograr estructuras ordenadas y repetidas, a pesar de que la naturaleza tiende al desorden. En 1999, lograron sintetizar el MOF-5, un material a base de zinc cuya porosidad era tan extrema que un par de gramos ofrecían una superficie interna similar a la de un campo de fútbol. Este avance demostró que era posible crear cristales con una estructura periódica y altamente porosa en plazos cortos, lo que hasta ese momento se consideraba inalcanzable.

Los MOF y sus parientes, los COF (marcos orgánicos covalentes), se distinguen por su estructura cristalina y su capacidad para incorporar moléculas dentro de sus poros. Esta “superesponja” molecular puede absorber agua del aire en ambientes áridos, capturar dióxido de carbono de la atmósfera y alojar una gran variedad de otras sustancias.

La clave está en que la superficie interna de estos materiales es mucho mayor que la externa, lo que multiplica su capacidad de interacción química y física.

La construcción racional de estos materiales no fue sencilla. Tradicionalmente, al mezclar compuestos químicos, los resultados tienden al desorden, lo que dificulta obtener cristales bien definidos. El reto era crear materiales ordenados, cuya estructura se repitiera de modo predecible. Para superar este obstáculo, Yaghi y su equipo identificaron un disolvente que modulaba la tendencia al desorden, permitiendo la formación de MOF estables. Hoy en día, miles de investigadores emplean su método para fabricar estos materiales.

“El principal desafío con la construcción racional de materiales es que, normalmente, al mezclar los componentes químicos, estos se unen de forma desordenada y difícil de caracterizar”, afirma Yaghi.

El proceso de síntesis, según Yaghi, puede compararse con la cocina: se busca un procedimiento eficiente, con pocos pasos y utilizando solo los ingredientes necesarios. Primero se planifica la estructura, luego se define el tamaño de los poros y se añaden funcionalidades químicas para adaptar el material a su uso previsto—ya sea la captura de agua, gases, o catalizadores para reacciones químicas.

Las aplicaciones de los MOF y COF son múltiples y han comenzado a materializarse en los últimos años. Uno de los logros más recientes ha sido la creación del COF-999, un material optimizado para capturar dióxido de carbono directamente del aire, probado con éxito durante más de cien ciclos de captura y liberación.

Asimismo, la empresa Atoco, fundada por Yaghi en 2020, busca llevar estos avances a la práctica, desarrollando módulos de captura de carbono tanto para la industria como para edificios residenciales.

Además, los MOF han permitido desarrollar dispositivos capaces de extraer miles de litros de agua al día incluso en regiones con menos del 20% de humedad, como los desiertos de Nevada. Se prevé que la recolección de agua atmosférica será una tecnología cotidiana en pocos años, ampliando el acceso a recursos hídricos en zonas áridas.

Frente a otras tecnologías, los MOF y COF ofrecen ventajas notables en eficiencia y sostenibilidad. Su fabricación puede realizarse de forma sostenible, y al final de su vida útil, el material puede ser descompuesto en agua, evitando residuos persistentes en el ambiente.

Los dispositivos diseñados con MOF pueden funcionar varios años y, en algunos casos, aprovechar la luz solar o el calor residual industrial para liberar agua o dióxido de carbono, lo que reduce considerablemente el consumo energético frente a tecnologías convencionales de condensación o captura.

Sin embargo, persisten retos importantes. Aunque ya se logra producir MOF a escala de toneladas, la producción masiva de COF sigue siendo limitada. Además, es necesario optimizar la retención de agua y la estabilidad química de los materiales para mejorar su desempeño. Otro reto reside en el control preciso de la liberación de las moléculas capturadas, clave para la eficiencia y seguridad de los dispositivos.

La inteligencia artificial se ha convertido en una aliada para acelerar la optimización de estos materiales. El uso de modelos de lenguaje y algoritmos de aprendizaje ha duplicado la velocidad de diseño de nuevos MOF en el laboratorio de Yaghi, permitiendo explorar más rápidamente propiedades inéditas y aplicaciones potenciales.

“Si un agente de IA pudiera hacerlo más rápido, sería revolucionario. Fui al laboratorio y les dije a todos que probaran a usar modelos de lenguaje grandes, y ya hemos duplicado la velocidad con la que podemos crear nuevos MOF”, relata Yaghi.

El campo de la química reticular ha crecido de forma exponencial desde los años noventa. Se estima que aún pueden crearse millones de nuevos MOF, y el entusiasmo en la comunidad científica no disminuye.

La investigación se orienta no solo a resolver desafíos técnicos, sino a forjar materiales multivariados, con microambientes diferenciados que permitan funciones especializadas dentro de una misma estructura. La visión de Yaghi es que estos materiales híbridos sean la base de nuevas tecnologías en catálisis, terapias biológicas, recolección de agua, y captura de gases, entre otros campos.

Lejos de ser una moda pasajera, la revolución de los MOF y COF representa, para sus impulsores, una auténtica transformación en la forma de diseñar materiales y abordar los grandes retos sociales y ambientales del siglo XXI.