Prix Nobel de chimie 2025 à Susumu Kitagawa Omar Yaghi et Richard Robson pour les MOF matériaux poreux modulables dédiés à la capture du CO2 la récupération d eau le stockage de gaz et la catalyse

Le prix Nobel de chimie 2025 a été attribué à trois chimistes — le Japonais Susumu Kitagawa, le Britannique Richard Robson et l’Américano‑Jordanien Omar Yaghi — « pour le développement des structures métallo‑organiques », des architectures moléculaires poreuses désormais connues sous le sigle anglais MOF (metal‑organic frameworks). Le comité Nobel a souligné l’étendue des applications potentielles de ces matériaux : récupération de l’eau dans des environnements arides, capture du dioxyde de carbone, stockage de gaz et catalyse de réactions chimiques, autant d’usages qui justifient l’intérêt scientifique et industriel croissant pour ces systèmes.

Qu’est‑ce qu’un MOF et pourquoi cela compte

Les structures métallo‑organiques sont des cristaux organisés à partir d’ions métalliques ou de petits agrégats métalliques reliés entre eux par des ligands organiques. Leur particularité est une porosité interne extrêmement élevée et une modularité remarquable : en changeant le métal ou le ligand, on peut concevoir des architectures avec des tailles de pore, des affinités chimiques et des propriétés fonctionnelles très différentes.

Cette combinatoire donne aux MOF un potentiel d’usage vaste — de la capture sélective de molécules (CO2, vapeurs d’eau ou polluants) au stockage de gaz énergétiques (hydrogène, méthane), en passant par des applications en catalyse hétérogène et en séparation moléculaire. Plusieurs laboratoires et entreprises ont déjà montré des prototypes fonctionnels : dispositifs de récupération d’eau atmosphérique, filtres pour éliminer des contaminants, et matériaux de stockage de gaz à haute densité. Toutefois, il reste des défis importants pour la mise à l’échelle industrielle, notamment la stabilité sous conditions réelles, le coût de synthèse et la durabilité des performances.

Contributions des lauréats et place historique

Les trois récipiendaires ont joué des rôles complémentaires dans l’avènement des MOF comme discipline scientifique. Omar Yaghi est souvent cité parmi les architectes conceptuels de la « chimie réticulaire » : il a développé des approches permettant de concevoir a priori des matériaux poreux solides en assemblant briques moléculaires, ouvrant la voie à une chimie plus systématique du matériau. Susumu Kitagawa a, de son côté, fortement contribué à la compréhension des propriétés hôtes‑invité et de la flexibilité structurelle des réseaux poreux, montrant comment des interactions subtiles pouvaient moduler le comportement des matériaux. Richard Robson, chimiste britannique, est reconnu pour ses travaux sur la topologie et la cristallographie des polymères de coordination, fournissant des cadres conceptuels pour classer et prédire les architectures possibles.

Ensemble, ces avancées ont transformé une curiosité académique en un champ riche en applications possibles, façonnant des trajectoires de recherche et des collaborations avec le monde industriel.

Applications et limites

Les usages potentiels listés par le comité Nobel — dessaler ou extraire l’eau de l’air du désert, capter le CO2 à la source ou dans l’atmosphère, stocker ou séparer des gaz toxiques — sont fondés sur des démonstrations expérimentales convaincantes au laboratoire et sur des prototypes pilotes. Néanmoins, traduire ces démonstrations en solutions économiques et robustes à grande échelle exige encore des progrès : optimisation des procédés de synthèse, résistance mécanique et chimique des réseaux dans le temps, et bilan environnemental global des matériaux utilisés.