O Nobel de Química de 2025 ficou com o japonês Susumu Kitagawa, 74, da Universidade de Kyoto (Japão), o britânico Richard Robson, 88, da Universidade de Melbourne (Austrália), e o jordaniano Omar M. Yaghi, 60, da Universidade da Califórnia, Berkeley (Estados Unidos), pelo desenvolvimento de estruturas metalorgânicas. A láurea foi anunciada, pela Academia Real Sueca de Ciências, em Estocolmo, na Suécia, na manhã desta quarta-feira (8).

Os três pesquisadores foram premiados por criarem uma nova forma de arquitetura molecular. As estruturas metalorgânicas possuem grandes espaços em seus interiores, tal qual um hotel, no qual moléculas visitantes podem entrar e sair.

“Uma pequena quantidade desses materiais pode ser como a bolsa de Hermione [capaz de guardar mais do que se vê em um primeiro momento], em Harry Potter”, diz Heiner Linke, presidente do Comitê Nobel de Química, durante apresentação do prêmio.

Mas, no caso dos materiais reais —e não mágicos— premiados com o Nobel, eles podem armazenar, por exemplo, grandes quantidades de gás em um pequeno volume.

“Imagine que, com as ferramentas químicas, pudéssemos criar materiais inteiramente novos com propriedades desconhecidas. Imagine que pudéssemos fazer materiais sólidos cheios de pequenos espaços, nos quais moléculas de gás podem se sentir em casa e com propriedades químicas que podem ser ajustadas de acordo com a necessidade de diferentes moléculas”, disse Heiner Linke,

presidente do Comitê Nobel de Química, durante apresentação do prêmio.

Essas construções, as estruturas metalorgânicas, podem ser utilizadas para extrair água do ar do deserto, capturar dióxido de carbono, armazenar gases tóxicos, separar os químicos eternos —chamados de PFAS— da água, catalisar reações químicas e até administrar medicamentos.

Cada um dos ganhadores receberá um diploma, uma medalha de ouro e uma fatia igual do valor de 11 milhões de coroas suecas, montante equivalente a R$ 6,3 milhões na cotação atual.

Ideia para Nobel veio de uma aula básica de química

A ideia base premiada no Nobel de Química deste ano surgiu enquanto Robson, em 1974, preparava uma aula na qual os estudantes teriam que construir estruturas moleculares com bolas de madeira.

Para que a aula e as estruturas funcionassem, Robson, um dos laureados, precisava que os buracos fossem feitos em posições específicas, considerando que os átomos, como carbono, nitrogênio ou cloro, formam ligações químicas de uma maneira específica. Isso fez com que ele percebesse quanta informação estava associada a algo tão simples quanto o posicionamento dos buracos.

Isso levou a um novo pensamento: se essas propriedades fossem usadas para ligar diferentes tipos de moléculas, em vez de átomos individuais, seria possível criar novas estruturas moleculares?

Mais de uma década depois —e muitas e muitas aulas de estruturas moleculares com bolas de madeira—, Robson finalmente resolveu testar a ideia.

Inspirado na estrutura piramidal do diamante, Robson usou íons de cobre com carga positiva —que, tal qual átomos de carbono, gostam de ter quatro outros átomos ao redor. Ele, então, combinou esses íons com uma molécula de quatro braços, na qual havia um grupo químico que era atraído por íons de cobre na extremidade de cada braço.

O resultado foi uma estrutura cristalina regular. Mas, ao contrário do compacto diamante, o material criado tinha grandes cavidades.

‘A utilidade do inútil’

A partir do começo da década de 1990, entram no jogo as experiências de Kitagawa e Yaghi.

“A utilidade do inútil” é o que guia a carreira de Kitagawa, segundo o Nobel. A ideia teria sido derivada do que o então jovem Kitagawa leu no livro de outro laureado, o japonês Hideki Yukawa (1907-1981), premiado na categoria de Física em 1949. Na obra deste, havia a menção ao filósofo chinês Zhuangzi, que prega o questionamento do que achamos útil.

E foi com isso em mente que Kitagawa foi fazendo criações de materiais com cavidades, também feitas com íons de cobre, tal qual Robson. O problema é que as estruturas eram instáveis e, bom, um tanto inúteis àquelas altura.

Porém, em 1997, o pesquisador japonês e seus colegas, a partir de íons de cobalto, níquel ou zinco e uma molécula chamada 4,4′-bipiridina, conseguiram criar estruturas metalorgânicas tridimensionais que eram cortadas por canais abertos. Viram que, ao secar a estrutura, ela continuava estável e podia absorver e liberar gases, mantendo a forma.

Kitagawa mostrou também que as estruturas metalorgânicas que estava criando poderiam ser flexíveis, algo novo em relação a outras técnicas disponíveis àquela altura —como os zeólitos.

O cientistas japonês mostrou que essas estruturas poderiam funcionar quase como pulmões, permitindo a entrada e saída de gases, com plasticidade e estabilidade.

Em poucos gramas, um campo de futebol americano

Finalmente, entra na história Yaghi. Nascido na Jordânia e criado, junto com seus irmãos, em uma casa com um único cômodo, o agora laureado se mudou para os EUA aos 15 anos.

Em 1999, Yaghi apresentou o chamado MOF-5 (MOF é uma abreviação para estruturas metalorgânicas). Trata-se de uma estrutura que vazia pode ser aquecida a até 300°C sem colapsar e que, em poucos gramas de material, tem a mesma área de um campo de futebol americano.

Por fim, em 2002 e 2003, Yaghi apresentou em artigos publicados nas revistas científicas Science e Nature a capacidade de modificar intencionalmente os MOFs e dar a eles propriedades pretendidas.

Em um experimento, Yaghi e sua equipe extraíram água do ar desértico do Arizona. À noite, o MOF que criaram capturou vapor d’água do ar. Assim que amanheceu e o Sol passou a aquecer o material, foi possível coletar água.

O uso dos MOFs

Diversos usos das estruturas metalorgânicas foram mencionadas no decorrer do texto. Mas é importante citar que, apesar da variedade de utilizações possíveis, em geral, os MOFs só foram aplicados em pequena escala.

De toda forma, os investimentos na área estão sendo feitos, com alguns retornos já visíveis. Por exemplo, segundo o comitê do Nobel, a indústria de eletrônicos já consegue usar os MOFs para capturar alguns gases tóxicos presentes na fabricação de semicondutores.

Pensando em crise climática, há também iniciativas testando materiais que podem capturar dióxido de carbono de fábricas e usinas de energia, reduzindo assim as emissões de gases de efeito estufa.

Histórico do prêmio de Química

A química, por sinal, era a área de conhecimento mais importante para o trabalho de Alfred Nobel (1833-1896), criador do prêmio, e é o segundo prêmio mencionado por ele em seu testamento. O sueco é conhecido por ter sido o inventor da dinamite.

No ano passado, a láurea de Química foi dividida entre David Baker, Demis Hassabis e John Jumper. A premiação foi pelo uso de técnicas computacionais para projetar ou inferir a estrutura tridimensional das proteínas, que estão entre as moléculas mais importantes do organismo dos seres vivos.

Desde 1901, o prêmio de Química foi entregue 117 vezes. Isso não aconteceu somente em oito ocasiões, em 1916, 1917, 1919, 1924, 1933 e de 1940 a 1942.

Ao todo, 198 pessoas já ganharam a láurea, sendo que duas delas a receberam duas vezes. São elas o britânico Frederick Sanger (1918-2013), agraciado em 1958 e 1980, e o americano K. Barry Sharpless, 84, em 2001 e 2022.

Marie Curie (1867-1934) também foi premiada duas vezes, porém em categorias diferentes: primeiro em Física em 1903 e depois em Química em 1911. O mesmo se aplica ao americano Linus Carl Pauling (1901-1994), que ganhou o de Química em 1954 e o da Paz em 1962.

A filha mais velha de Marie e de Pierre Curie (1859-1906), detentor do Nobel de Física em 1903, repetiu o feito dos pais. Irène Joliot-Curie (1897-1956) foi agraciada com um Nobel, no caso dela na categoria de Química, em 1935.

Irène compartilhou a láurea com o seu marido, Frédéric Joliot (1900-1958), que, por sua vez, é o mais jovem a receber um Nobel de Química. Ele tinha 35 anos quando foi premiado. Já o mais velho é o alemão John B. Goodenough (1922-2023), aos 97 anos em 2019.

Marie e Irène estão entre as pouquíssimas mulheres a serem agraciadas com um Nobel de Química, a exemplo do que é visto nas demais categorias científicas da premiação, de Física e Fisiologia ou Medicina. Houve somente oito nessa categoria.

Além de Curie, apenas a egípcia Dorothy Crowfoot Hodgkin (1910-1994) se tornou uma representante feminina a ganhar a láurea de Química sozinha. Isso foi em 1964.

Em 2020, o Nobel de Química voltou a ser 100% feminino, com a francesa Emmanuelle Charpentier, 56, e a americana Jennifer Doudna, 61. Suas pesquisas foram importantes para abrir a porta para a possibilidade de reescrever o código da vida com edição genética. Você já deve ter ouvido da técnica usada para isso: Crispr-Cas9.