Le prix Nobel de chimie 2025 récompense Richard Robson, Susumu Kitagawa et Omar Yaghi pour avoir inventé les réseaux métallo-organiques (MOF), des matériaux modulaires que l’on assemble comme des Lego. L’Institut de Recherche de Chimie Paris (Chimie ParisTech-PSL/CNRS) collabore depuis plusieurs années avec Susumu Kitagawa et son équipe à l’Université de Kyoto, notamment grâce aux recherches de François-Xavier Coudert, dans le cadre du projet international SMOLAB, qui explore les applications des MOF grâce à la modélisation moléculaire.

Quand la chimie devient un jeu de construction. Les MOF sont constitués de briques de métal et de ligands organiques assemblées pour former des structures tridimensionnelles poreuses. Cette modularité permet de contrôler la taille des cavités et les fonctions chimiques présentes, ouvrant la voie à une chimie sur mesure. François-Xavier Coudert compare ces matériaux à des Lego moléculaires :

« Chaque brique peut être choisie et positionnée pour obtenir exactement la structure et les propriétés souhaitées. Cette flexibilité est ce qui rend les MOF uniques et fascinants pour la recherche fondamentale et appliquée. »

Des applications prometteuses pour la société.  Les MOF offrent des perspectives importantes dans plusieurs domaines : capture du CO₂, récupération d’eau dans l’air sec, dépollution, stockage des gaz industriels ou libération contrôlée de médicaments.
Si leur coût de production reste aujourd’hui un frein à une utilisation massive, ces matériaux représentent un terrain de recherche très dynamique, alliant ingénierie chimique, design moléculaire des matériaux et simulations informatiques à grande échelle.

Chimie ParisTech-PSL et le projet SMOLAB. François-Xavier Coudert, directeur de recherche CNRS au sein de l’Institut de Recherche de Chimie Paris collabore directement avec Susumu Kitagawa dans le cadre du laboratoire SMOLAB, qui associe Chimie ParisTech-PSL et Kyoto University. Ensemble, ils développent des MOF aux applications industrielles et environnementales innovantes.

Trois Questions à François-Xavier Coudert.

François-Xavier : pourquoi les MOF sont-ils qualifiés de “Lego moléculaires” ?

« Parce qu’ils combinent modularité et précision. Chaque composant, métal ou ligand, peut être choisi pour créer une structure spécifique, exactement comme on assemble des pièces de Lego pour construire un modèle précis. »

Quelles applications des MOF vous semblent les plus prometteuses aujourd’hui ?

« La capture du CO₂ et la récupération d’eau atmosphérique sont des enjeux cruciaux pour la transition énergétique et la sécurité hydrique. Mais la libération contrôlée de médicaments et le stockage de gaz industriels représentent également des domaines où ces matériaux peuvent faire une réelle différence. »

Quel est l’intérêt de la collaboration avec le professeur Kitagawa et le laboratoire SMOLAB ?

« Travailler avec le professeur Kitagawa et SMOLAB permet d’allier expertise expérimentale et modélisation avancée. Cela nous donne la capacité de concevoir des MOF sur mesure, de prédire leur comportement et d’explorer des applications que nous n’aurions pas pu envisager autrement. »

Illustration : Structure of the Metal-Organic Framework MOF-508, composed of carbon (black), nitrogen (blue), oxygen (red) and zinc (green). The flexibility and catenated nature of this framework are key parameters for the storage of acetylene. © François-Xavier Coudert/CNRS

Retrouvez l’interview complète de François-Xavier Coudert sur France Culture.