Nobel de Química vai para Susumu Kitagawa, Richard Robson e Omar M. Yaghi pelo desenvolvimento das estruturas metal-orgânicas

Imagine uma esponja, só que feita de átomos. É assim que funcionam os metal-organic frameworks (MOFs). Cada estrutura é composta por íons metálicos (como cobre, zinco ou cobalto) ligados a longas cadeias orgânicas que formam um cristal com inúmeros poros microscópicos.

Esses “buracos” são tão pequenos e organizados que permitem capturar gases, armazenar energia ou separar moléculas específicas — uma espécie de “engenharia de espaços vazios” dentro da química.

Os MOFs são tão porosos que alguns gramas do material têm área interna equivalente a um campo de futebol. Isso significa que eles conseguem absorver quantidades imensas de gás ou vapor em comparação com outros materiais.

“Essas estruturas têm um potencial enorme, criando possibilidades inéditas de materiais sob medida com novas funções”, explicou Heiner Linke, presidente do Comitê Nobel de Química.

A pesquisa começou ainda nos anos 1980, quando Richard Robson percebeu que poderia usar a atração natural entre íons metálicos e moléculas orgânicas para criar cristais com cavidades internas.

Mais tarde, Susumu Kitagawa, da Universidade de Kyoto, mostrou que esses materiais podiam ser estáveis e flexíveis — capazes de absorver e liberar gases sem se desmanchar.

Já Omar Yaghi, da Universidade da Califórnia em Berkeley, desenvolveu versões ultrarresistentes, como o MOF-5, que permanece intacto mesmo a 300 °C e pode ser moldado conforme a necessidade do uso.

Foi Yaghi quem também demonstrou uma das aplicações mais emblemáticas: extrair água do ar do deserto. Seu grupo criou um material que, durante a noite, captura vapor d’água e, ao amanhecer, libera o líquido quando é aquecido pela luz do sol.

Embora ainda sejam estudados principalmente em laboratório, os MOFs já têm aplicações reais e promissoras:

• Captura de CO₂ em fábricas e usinas, reduzindo a emissão de gases de efeito estufa;
• Purificação de água, com materiais que retêm poluentes como PFAS e restos de medicamentos;
• Armazenamento de hidrogênio, que pode servir como combustível limpo;
• Controle de amadurecimento de frutas, ao absorver o gás etileno;
• Produção de chips e semicondutores, onde são usados para conter ou neutralizar gases tóxicos.

Desde as descobertas originais, cientistas do mundo todo já criaram dezenas de milhares de variações de MOFs — cada uma com propriedades específicas para resolver desafios diferentes.

Por isso, há quem veja esses materiais como “o material do século XXI”, com potencial para transformar desde o combate às mudanças climáticas até a criação de medicamentos e baterias mais eficientes.

Com os “novos cômodos” criados dentro das moléculas, Kitagawa, Robson e Yaghi ajudaram a abrir espaço — literalmente — para que a química encontre novas soluções para os grandes problemas da humanidade.

• Susumu Kitagawa, nascido em 1951 em Kyoto, Japão, é doutor pela Universidade de Kyoto, onde também atua como professor. Reconhecido por seus estudos em química de coordenação e materiais porosos, foi um dos pioneiros na criação dos primeiros metal-organic frameworks (MOFs) capazes de armazenar e liberar gases de forma controlada.
• Richard Robson, nascido em 1937 em Glusburn, Reino Unido, é doutor pela Universidade de Oxford e professor na Universidade de Melbourne, na Austrália. Foi o primeiro a propor, ainda nos anos 1980, a ideia de usar íons metálicos e moléculas orgânicas para formar estruturas tridimensionais com cavidades internas — conceito que deu origem aos MOFs.
• Omar M. Yaghi, nascido em 1965 em Amã, Jordânia, doutorou-se em 1990 pela Universidade de Illinois Urbana-Champaign (EUA) e é professor na Universidade da Califórnia, em Berkeley. É considerado o principal responsável por transformar os MOFs em materiais estáveis e escaláveis, abrindo caminho para aplicações como captura de carbono e extração de água do ar.

Os três dividirão igualmente o prêmio de 11 milhões de coroas suecas (cerca de R$ 6,2 milhões) concedido pela Academia Real das Ciências da Suécia.

O Nobel de Química de 2024 reconheceu David Baker, Demis Hassabis e John M. Jumper por decifrarem os segredos das proteínas — moléculas essenciais à vida — com a ajuda da inteligência artificial (IA) e da computação de alto desempenho.

Baker, professor na Universidade de Washington (EUA), foi premiado por desenvolver o design computacional de proteínas, processo que permite criar moléculas inéditas com funções específicas, usadas em medicamentos e vacinas.

Hassabis e Jumper, por sua vez, foram reconhecidos por criarem o AlphaFold2, modelo de IA da Google DeepMind que solucionou um desafio de 50 anos: prever a forma tridimensional das proteínas a partir de suas sequências de aminoácidos.

“Os químicos há muito sonham em entender e dominar completamente as ferramentas químicas da vida — as proteínas. E esse sonho agora está ao nosso alcance”, afirmou o comitê do Nobel na época.

As descobertas de Baker, Hassabis e Jumper redefiniram o estudo das proteínas, abrindo novas fronteiras para a criação de remédios, vacinas, nanomateriais e sensores.

Antes dessas técnicas, determinar a estrutura 3D das proteínas exigia métodos experimentais lentos e caros, como cristalografia e ressonância magnética nuclear.

Agora, com o AlphaFold2, é possível prever rapidamente a forma de milhões de proteínas — ferramenta já usada em mais de 190 países por cientistas que estudam doenças e buscam novos tratamentos.

O comitê destacou que o prêmio de 2024 marcou o início da era da biologia assistida por IA, em que a combinação de química, biologia e ciência da computação acelera descobertas que antes levavam décadas.

• Desde 1901, o Nobel de Química já premiou mais de 190 cientistas, entre eles Marie Curie, Linus Pauling e Ahmed Zewail.
• O mais jovem laureado foi Frédéric Joliot, premiado em 1935 aos 35 anos, por suas pesquisas sobre radioatividade.
• Já o mais velho foi John B. Goodenough, que recebeu o Nobel em 2019, aos 97 anos, pelas baterias de íon-lítio — tecnologia presente em celulares, notebooks e carros elétricos.
• Marie Curie é a única pessoa a ganhar dois Nobéis em áreas diferentes: Física (1903) e Química (1911).