El Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas ha sido concedido en su décima edición al químico jordano-estadounidense Omar Yaghi, “por su trabajo pionero en la concepción y síntesis de los nuevos materiales cristalinos MOF y COF, con gran impacto en la ciencia y en la ingeniería”.
Su trabajo tiene aplicaciones potenciales de tanto interés como “la captura y almacenamiento de dióxido de carbono (CO2), y la de las moléculas de agua presentes en el aire para generar agua potable”, entre otros campos.
Yaghi, catedrático de Química en la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.), ha creado estos nuevos materiales aplicando una química basada en el “ensamblaje de ladrillos” –explica el acta del jurado– o piezas cuya estructura es cuidadosamente controlada de antemano. Esta estrategia “ha conducido a un crecimiento exponencial en la creación de nuevos materiales con una diversidad sin precedentes en la química”.
A este nuevo campo, el propio Yaghi lo ha bautizado como Química Reticular, y lo describe como “unir bloques moleculares mediante enlaces (bonds) muy resistentes para formar extensas estructuras”. El acta resalta que “numerosos laboratorios en la academia y en la industria practican ahora esta estrategia”.
Una nueva química
En términos no técnicos, los MOFs (metal organic frameworks) y los COF (covalent organic frameworks) son como esponjas cristalinas a escala molecular. Se podrían definir como materiales muy porosos en los que los poros o celdas se disponen formando una red ordenada y tienen un tamaño controlable a medida. Reúnen muchas de las propiedades más deseadas por los químicos, entre ellas una gran capacidad de absorber otros compuestos, que se alojan dentro de sus poros; y una alta versatilidad y selectividad, puesto que el tamaño del poro se adapta al compuesto que se desea atrapar.
Los COF están compuestos por materiales orgánicos, mientras que los MOF combinan materiales inorgánicos, en concreto óxidos de metal, y orgánicos. En este caso los óxidos de metal son los enganches –donde se adhiere químicamente la molécula que debe cazar el tamiz–, y los compuestos orgánicos son los ligandos que los mantienen unidos formando la gran estructura porosa. El óxido de metal cambia en función de la molécula que se quiera capturar, mientras el tamaño del poro depende del compuesto orgánico.
Es esta capacidad de controlar el producto final lo que cautiva a Yaghi, que creó estos compuestos a mediados de los años noventa. “Cuando yo era estudiante” –ha explicado esta semana al conocer el fallo– la creación de nuevos materiales se basaba simplemente en mezclar cosas, y lo que obtenías era básicamente lo que te proporcionaba la propia naturaleza; no tenías control sobre lo que obtenías. Pero me di cuenta de que no llegaría muy lejos juntando piezas, como quien construye un automóvil. Para mí, lograr la construcción de materiales de manera simple y racional, como lo hacemos ahora, era un sueño. Tener el control sobre el material que estás produciendo, e incluso poder modificarlo una vez que lo has construido, es una herramienta muy poderosa”.
El sueño de Yaghi ha dado lugar a una nueva química actualmente en pleno desarrollo, con cientos de laboratorios en todo el mundo trabajando en aplicaciones con estos materiales porosos. El científico galardonado contabiliza ya “más de 60.000” clases diferentes de MOFs desarrolladas.
Entre las múltiples aplicaciones potenciales destacan tres: la captura de dióxido de carbono, la absorción de moléculas de agua del aire, y el almacenamiento de hidrógeno en recipientes mucho menos voluminosos que ahora
Pasión por la ciencia
Omar M. Yaghi (Amán, Jordania, 1965) fue enviado por su familia a Estados Unidos a estudiar, con solo 15 años. Su amor por la química surgió de contemplar dibujos de las estructuras de las moléculas. “Veía esos dibujos en mi colegio y me encantaban, aunque no sabía lo que eran –afirma–. Más adelante lo descubrí y me fascinó saber que eran componentes de las cosas que no podemos ver con nuestros ojos”.
Una de sus principales aspiraciones en la actualidad, más allá del desarrollo de su investigación, es contagiar a otros jóvenes de la misma pasión que le sedujo a él, también en países menos favorecidos.
“Ante todo soy un profesor y un mentor, y me gustaría ver a más jóvenes trabajando en el mundo de la ciencia para intentar resolver los problemas del planeta. Y no sólo en los países desarrollados, sino también en los que están todavía en vías de desarrollo. Por eso estoy trabajando mucho para impulsar la creación de centros de investigación en estos países, para ayudar a los jóvenes a dedicarse a la ciencia”, añade.
