La nanociencia tras los Premios Nobel 2025

28.10.2025

El simposio de los Ganadores del Premio Nobel, organizado por IMDEA Nanociencia, trata de explicar de forma divulgativa las contribuciones de los premiados con el Nobel de Física, Química, y Fisiología o Medicina, con tres charlas impartidas por investigadores.

Madrid, 28 de octubre, 2025. Los premios Nobel 2025 en Ciencias Naturales celebran los últimos avances de la ciencia que tienen el potencial de impactar positivamente en nuestras vidas. Este año, La Real Academia Sueca de las Ciencias ha otorgado premios en campos del saber que están muy relacionados con las áreas de investigación de IMDEA Nanociencia.

Premio Nobel de Química 2025

El Premio Nobel de Química 2025 ha sido otorgado a Susumu Kitagawa, Richard Robson y Omar M. Yaghi por el desarrollo de un nuevo tipo de arquitectura molecular: las redes metal-orgánicas (MOF por sus siglas en inglés). Estos materiales son de enorme interés por su capacidad para alojar moléculas específicas en sus las cavidades de su estructura, y por la posibilidad de modular sus propiedades de forma controlada, casi con infinitas posibilidades. Este avance supone desde poder crear materiales a que extraen agua del aire del desierto, hasta almacenan oxígeno en submarinos o atrapan gases contaminantes de manera selectiva.

Una red metal-orgánica, también llamado polímero de coordinación, es una clase de material que consiste en iones metálicos entrelazados entre sí usando ligantes orgánicos, que contiene amplios poros o vacíos espaciales. Se componen de una parte metálica, que otorga las propiedades principales, y otra orgánica, que es la que confiere la arquitectura tridimensional, y modula esas propiedades del centro metálico. Casi todos los metales de transición de la tabla periódica, incluidos lantánidos y actínidos, pueden originar redes MOF, ya son 68 redes distintas, y por cada metal, se puede utilizar una infinidad de ligandos de coordinación: de longitud variable, quirales o no, que puedan incorporar otras moléculas, etcétera. También, en función de cómo se sinteticen, pueden cristalizar en una fase u otra, dando lugar a diferentes geometrías. La combinación y permutación de elementos da lugar a infinitas redes MOF posibles, cada una de ellas con distintas propiedades y aplicaciones posibles. A día de hoy, la Cambridge Structural Database, la reconocida base de datos de estructuras orgánicas y metal-orgánicas de la Universidad de Cambridge, tiene catalogados más de 12.000 MOFs.

Hasta el descubrimiento de las redes MOFs, los materiales porosos más usados eran las zeolitas, compuestos inorgánicos muy robustos y eficaces para catálisis, pero limitados en su selectividad para atrapar moléculas. La aparición de las MOFs supuso un salto decisivo al introducir estructuras versátiles en un campo que conecta la química, la física y la biología.

Aunque su producción sigue siendo costosa y, por ello, no pueden competir aún con materiales más baratos como el carbón activo, las redes MOF ya han comenzado a implantarse en aplicaciones comerciales. Algunas empresas los incorporan en botellas de gases para aumentar su capacidad de almacenamiento. También se utilizan en el transporte de oxígeno en submarinos o naves espaciales, en la captura de dióxido de carbono y en la obtención de agua del aire. Recientemente, se han postulado como catalizadores en reacciones químicas, permiten controlar la velocidad de reacción y pueden reutilizarse. Su versatilidad los hace prometedores en campos como el magnetismo molecular, el tratamiento de aguas, donde pueden absorber pesticidas, o la biomedicina, donde pueden encapsular fármacos y liberarlos de forma controlada gracias a su respuesta al pH.

Las redes metal-orgánicas e IMDEA Nanociencia

En España, una de las redes de colaboración más dinámica y colaborativa es la que investiga precisamente sobre las redes metal-orgánicas. Algunos de los investigadores de esa comunidad trabajan desde Madrid, en IMDEA Nanociencia, creando y descubriendo nuevas propiedades de estos fascinantes materiales.

En el grupo de " Nanostructured Photovoltaics", dirigido por Enrique Cánovas, se investigan MOFs como elementos activos en dispositivos electrónicos. En el grupo de "Pump-Probe and Photoinduced Absorption Spectroscopies", liderado por Juan Cabanillas, se investigan las propiedades luminiscentes de arquitecturas MOF en conexión con su capacidad para detectar gases como NO₂, SO₂, o vapores de compuestos explosivos. Las redes metal-orgánicas también pueden ser 2D; el grupo de "Nanoarchitectonics on Surfaces", dirigido por David Écija, en el que se investigan las propiedades magnéticas que pueden tener estas redes en superficie.

En IMDEA Nanociencia, las redes MOFs se "cocinan" en el laboratorio de José Sánchez Costa, líder del grupo "Switchable Nanomaterials". Sus principales ingredientes son átomos de hierro, que confieren al material propiedades conmutables: actúan como un interruptor on/off capaz de modular diversas propiedades físico-químicas, como la respuesta óptica, magnética, volumétrica o incluso la conductividad. Estos procesos no solo ocurren en el grueso del material sino también a escala nanoscópica. Actualmente, el grupo trabaja en el desarrollo de nuevos materiales MOF capaces de absorber luz infrarroja y retener el calor, con el objetivo de regular la temperatura en edificios e invernaderos. Además, en colaboración con el grupo del Prof. Nazario Martín, vicedirector de IMDEA Nanociencia y catedrático del Departamento de Química Orgánica de la Universidad Complutense de Madrid, han creado una serie de MOFs basados en lantánidos que pueden detectar gases contaminantes mediante cambios en sus propiedades luminiscentes a temperatura ambiente.

Todas estas líneas de investigación conectan directamente con las contribuciones premiadas con el Nobel, demostrando la relevancia de las redes metal-orgánicas en la ciencia de materiales avanzada. En IMDEA Nanociencia se trabaja en la frontera del conocimiento en la investigación de vanguardia a través de sus seis programas de investigación aplicada: nanotecnología para la recolección de energía, materiales cuánticos, nanopartículas para aplicaciones biomédicas, nanomagnetismo para tecnologías de la información, fenómenos ultrarrápidos a nanoescala y nanotecnología para materiales críticos y sostenibles. El ecosistema altamente interdisciplinar de IMDEA Nanociencia genera descubrimientos que abordan los principales retos de la sociedad: salud y bienestar, energía y medio ambiente, aeroespacial, seguridad y defensa. Atraer talento, desarrollar ciencia de excelencia y abordar las necesidades estratégicas de empresas e instituciones para generar conocimiento y riqueza a partir de la ciencia básica son las misiones de IMDEA Nanociencia.

El simposio que explica los descubrimientos de los premiados con el Nobel

Cada año desde 2016, en IMDEA Nanociencia se organiza el Simposio de los Ganadores del Premio Nobel, en el que investigadores de áreas cercanas al campo de investigación de los galardonados con el Premio Nobel en Medicina, Física y Química ese año, dan su visión sobre el Premio con un pequeño recorrido histórico y los fundamentos científicos tras el descubrimiento. Este año, el simposio se celebrará el 9 de diciembre de 2025 y cuenta con ponentes confirmados a los investigadores de IMDEA Nanociencia: Prof. Francisco Guinea (premio Nobel de Física) y José Sánchez Costa (premio Nobel de Química). El evento está abierto al público y se transmitirá también en forma de teleconferencia.

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Oficina de Divulgación y Comunicación de IMDEA Nanociencia
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Fuente: IMDEA Nanociencia.