Penjelasan Mengapa Penemuan Kerangka Logam-Organik dapat Memenangkan Hadiah Nobel Kimia 2025

Pada tahun-tahun berikutnya, Yaghi dan Kitagawa memberikan kontribusi penting yang membantu mendefinisikan bidang kimia baru ini dan mengeksplorasi bagaimana material-material ini dapat memiliki kegunaan praktis yang nyata.

Pada tahun 1995, Yaghi menciptakan istilah 'kerangka logam-organik' ketika melaporkan MOF baru, yang berbasis kobalt dan penghubung karboksilat, yang dapat mengikat molekul piridin secara selektif. Ia menunjukkan bahwa material tersebut sangat stabil dan mampu menyerap, melepaskan, dan menangkap kembali molekul tamu selama beberapa siklus.

Pada tahun 1999, Yaghi memperkenalkan apa yang sekarang menjadi salah satu material paling terkenal di bidangnya: MOF-5. Tim tersebut memperkirakan luas permukaan internal MOF berbasis seng ini sangat besar, yaitu 2900 m² per gram material. Studi-studi penting setelah itu menunjukkan bagaimana keluarga MOF dapat dirancang secara rasional untuk menyesuaikan ukuran pori-porinya . Yaghi menyebut pendekatan ini sebagai 'kimia retikular'.

Terobosan besar Kitagawa juga terjadi selama tahun 1990-an. Pada tahun 1997, ia merancang material MOF berbasis kobalt, nikel, dan seng, yang diselingi oleh saluran terbuka. Material ini dapat menyerap dan melepaskan gas seperti metana, nitrogen, dan oksigen, tanpa kehilangan strukturnya.

Kitagawa juga mengembangkan MOF fleksibel, material dinamis yang dapat mengubah strukturnya dan menawarkan fungsionalitas baru sebagai respons terhadap tekanan, suhu, dan cahaya.

MOF digunakan untuk apa?

Penerapan MOF telah menjadi jelas selama dua dekade terakhir. Misalnya, kelompok Yaghi telah mengembangkan material yang secara selektif mengikat molekul air, memungkinkan mereka untuk menangkap kelembapan dari udara gurun . Kemampuan mereka untuk mengikat molekul gas kecil juga telah membuat MOF banyak diteliti untuk digunakan dalam penyimpanan gas dan penangkapan karbon dioksida . Kelompok lain telah berupaya menggunakan MOF untuk menangkap zat per- dan polifluoralkil dari air yang terkontaminasi .

Mereka juga menginspirasi proyek-proyek lain yang lebih esoteris, termasuk MOF origami yang luar biasa ini dan desain-desain indah yang menyerupai mosaik dari Istana Alhambra.

Sejumlah perusahaan kini mengkomersialkan MOF. Pada tahun 2016, sebuah perusahaan Inggris bernama MOF Technologies, yang sekarang bernama Nuada, meluncurkan produk yang dirancang untuk memperpanjang umur buah dan sayuran dengan menyimpan dan melepaskan secara perlahan senyawa yang mengatur pertumbuhan tanaman. Pada tahun yang sama, perusahaan rintisan AS NuMat meluncurkan lini tabung gas yang menggunakan MOF untuk menyimpan gas beracun yang digunakan dalam industri elektronik dengan aman.

Mungkin salah satu kisah sukses terbesar adalah MOF CALF-20, yang telah dikomersialkan oleh perusahaan Kanada Svante dalam teknologi penangkapan karbonnya . MOF ini dapat menghilangkan karbon dioksida dari gas buang di cerobong asap fasilitas industri.

Raksasa teknologi AS, Meta, baru-baru ini melatih AI pada 15.000 struktur MOF yang sudah dikenal untuk mencoba mengembangkan material baru yang dapat menangkap karbon dengan lebih efisien. Pendekatan ini juga diyakini Yaghi akan mempermudah pencarian MOF terbaik untuk berbagai aplikasi, setelah baru-baru ini mengatakan kepada Nature bahwa 'dengan menggunakan LLM dan alat AI, kita dapat mempercepat penemuan dari bertahun-tahun menjadi beberapa minggu'.