Pendahuluan
Setiap tahun, penghargaan Nobel menjadi sorotan dunia sains. Tahun 2025, perhatian publik tertuju pada penghargaan Nobel Kimia yang diberikan kepada tiga ilmuwan luar biasa: Susumu Kitagawa, Richard Robson, dan Omar M. Yaghi. Mereka dianugerahi penghargaan paling bergengsi di dunia ini berkat karya revolusioner dalam pengembangan Metal–Organic Frameworks (MOFs) — sebuah jenis material baru yang telah mengubah cara manusia memandang penyimpanan gas, penyerapan polutan, bahkan potensi pengambilan air dari udara kering.
Penemuan MOFs bukan sekadar langkah maju dalam ilmu kimia material. Ia menjadi simbol bagaimana riset dasar yang berangkat dari rasa ingin tahu murni dapat berkembang menjadi solusi konkret bagi berbagai tantangan global — mulai dari krisis energi hingga perubahan iklim. Artikel ini akan membahas secara mendalam siapa para ilmuwan di balik penemuan ini, bagaimana MOFs bekerja, dan mengapa penemuan ini dianggap pantas menerima penghargaan Nobel.
1. Siapa Mereka: Tiga Ilmuwan di Balik Penemuan Besar
Ketiga ilmuwan penerima Nobel 2025 berasal dari latar belakang dan negara berbeda, namun memiliki satu kesamaan — dedikasi panjang terhadap ilmu material dan struktur kristal.
-
Susumu Kitagawa, profesor dari Kyoto University, Jepang, dikenal sebagai salah satu pelopor bidang kimia koordinasi. Ia merupakan ilmuwan pertama yang secara eksperimental menunjukkan bahwa struktur berpori bisa terbentuk secara stabil dari logam dan molekul organik yang tersusun teratur.
-
Richard Robson, ilmuwan asal Australia dari University of Melbourne, telah lama meneliti struktur kristal kompleks berbasis logam. Ia adalah orang yang pertama kali memperkenalkan konsep sistem kerangka logam-organik yang dapat diatur sesuai keinginan.
-
Omar M. Yaghi, profesor di University of California, Berkeley, menjadi tokoh yang menyempurnakan dan mempopulerkan istilah Metal–Organic Frameworks itu sendiri. Ia mengembangkan ribuan varian MOFs yang berbeda dengan sifat fisik dan kimia yang bisa disesuaikan untuk berbagai aplikasi industri.
Ketiganya mewakili kerja sama lintas negara dan lintas generasi dalam dunia sains — sebuah contoh nyata bahwa pengetahuan tumbuh bukan dari kompetisi, tetapi kolaborasi.
2. Apa Itu Metal–Organic Frameworks (MOFs)?
Secara sederhana, MOFs adalah material kristal yang tersusun dari ion logam yang dihubungkan oleh molekul organik (biasanya ligan seperti asam karboksilat). Bayangkan struktur ini seperti bangunan tiga dimensi yang memiliki banyak “ruangan” atau “saluran” kecil di dalamnya. Ruangan-ruangan ini disebut pori, dan ukurannya bisa diatur pada skala nanometer.
Kelebihan utama MOFs terletak pada luas permukaannya yang luar biasa besar. Dalam satu gram MOF, bisa terdapat luas permukaan hingga ribuan meter persegi. Ini artinya, satu sendok teh MOF bisa memiliki area dalam yang lebih luas daripada seluruh lapangan sepak bola.
Dengan struktur berpori tersebut, MOFs mampu menyerap, menyaring, dan menyimpan molekul gas atau cairan dalam jumlah besar. Oleh karena itu, material ini kini digunakan dan dikembangkan untuk berbagai keperluan, seperti:
-
Menyimpan gas hidrogen dan metana untuk bahan bakar bersih.
-
Menangkap karbon dioksida (CO₂) dari udara atau emisi industri.
-
Menyaring polutan atau racun dari air.
-
Mengambil uap air dari udara di lingkungan kering (misalnya di gurun).
-
Menghantarkan ion atau molekul tertentu dalam aplikasi elektronik dan farmasi.
3. Perjalanan Penemuan MOFs: Dari Ide Hingga Revolusi
Penelitian tentang MOFs dimulai pada awal 1990-an, ketika para ilmuwan mencoba menggabungkan logam dan molekul organik untuk membuat struktur baru. Awalnya, tujuan mereka hanya untuk memahami bagaimana senyawa ini dapat membentuk pola kristal yang menarik. Namun, eksperimen Kitagawa dan Robson menunjukkan hasil yang mengejutkan: beberapa struktur tersebut ternyata berpori, stabil, dan dapat menahan bentuknya meski dalam kondisi ekstrem.
Omar Yaghi kemudian melangkah lebih jauh. Ia tidak hanya mempelajari MOFs yang sudah ada, tetapi juga mendesain MOFs baru secara sistematis menggunakan prinsip kimia modular. Dengan pendekatan ini, ilmuwan dapat “merancang” MOF seperti merakit LEGO — memilih jenis logam dan ligan tertentu untuk menciptakan sifat yang diinginkan.
Misalnya, dengan memilih logam seperti zirkonium atau aluminium, MOFs dapat menjadi lebih kuat dan tahan terhadap panas serta kelembapan. Dengan memilih ligan tertentu, MOFs bisa dirancang untuk lebih “menyukai” molekul CO₂ dibandingkan gas lain, sehingga sangat efisien untuk menangkap karbon dari udara.
4. Aplikasi Nyata yang Mengubah Dunia
Setelah penemuan dasarnya terbukti, MOFs mulai menarik perhatian industri dan peneliti dari berbagai bidang. Berikut beberapa contoh penerapan nyata yang kini sedang dikembangkan:
a. Penyimpanan Energi dan Bahan Bakar Bersih
Salah satu tantangan utama dalam transisi energi bersih adalah bagaimana menyimpan hidrogen secara aman dan efisien. MOFs menjadi kandidat ideal karena dapat menyerap gas hidrogen pada tekanan rendah, menyimpannya dalam pori-pori, dan melepaskannya saat dibutuhkan.
b. Penangkapan Karbon (Carbon Capture)
MOFs tertentu mampu “menjebak” molekul karbon dioksida dengan sangat selektif. Teknologi ini berpotensi digunakan di pembangkit listrik atau pabrik besar untuk mengurangi emisi gas rumah kaca. Beberapa perusahaan energi bahkan telah mulai menguji penggunaan MOF untuk proses post-combustion capture.
c. Pemurnian Air dan Udara
MOFs juga digunakan dalam filter udara dan air karena dapat menyerap logam berat, racun, dan bahan kimia berbahaya lainnya. Ada penelitian yang menunjukkan bahwa MOF dapat menyerap amonia, benzena, atau formaldehida dengan efisiensi tinggi.
d. Produksi Air dari Udara
Salah satu terobosan paling menarik adalah kemampuan beberapa MOFs untuk menyerap uap air dari udara bahkan di lingkungan yang sangat kering, seperti gurun. Ketika dipanaskan sedikit oleh sinar matahari, air yang tersimpan di dalamnya dapat dilepaskan dan dikumpulkan. Teknologi ini disebut atmospheric water harvesting, dan di masa depan dapat membantu menyediakan air bersih di daerah tandus.
5. Dampak Global: Dari Laboratorium ke Kehidupan Sehari-hari
Keberhasilan MOFs menunjukkan bagaimana ilmu dasar dapat berkembang menjadi solusi nyata bagi masalah global. Ketika pertama kali ditemukan, tidak ada yang membayangkan bahwa struktur kecil di laboratorium akan menjadi kunci untuk melawan perubahan iklim, mengatasi kekurangan air, dan mempercepat transisi energi bersih.
Kini, berbagai perusahaan di seluruh dunia sedang berinvestasi besar dalam penelitian dan produksi MOFs. Dari startup energi di Eropa, hingga lembaga penelitian di Asia, semuanya melihat potensi besar material ini untuk membentuk ekonomi masa depan yang lebih berkelanjutan.
Selain itu, penemuan ini juga menginspirasi generasi baru ilmuwan untuk menekuni bidang “chemistry for sustainability” — cabang kimia yang berfokus pada penciptaan teknologi ramah lingkungan dengan memanfaatkan prinsip kimia material.
6. Alasan di Balik Penghargaan Nobel
Dewan Nobel Kimia menilai bahwa karya ketiga ilmuwan ini telah membuka “era baru dalam desain material”. Dengan kemampuan untuk mengontrol struktur pada tingkat atom, manusia kini bisa menciptakan material yang sebelumnya mustahil dibayangkan.
Nobel tahun ini juga mengirim pesan penting: sains dasar memiliki nilai jangka panjang. Penelitian yang tampak abstrak dan tanpa aplikasi langsung sering kali menjadi fondasi bagi inovasi masa depan. Penemuan MOFs membutuhkan waktu puluhan tahun untuk berkembang dari konsep laboratorium menjadi teknologi industri — dan kini dunia memetik hasilnya.
7. Tantangan dan Masa Depan MOFs
Meski potensinya besar, masih ada banyak tantangan yang harus diatasi. Produksi MOFs dalam skala industri membutuhkan biaya tinggi dan proses sintesis yang kompleks. Stabilitas MOFs di lingkungan ekstrem, seperti kelembapan tinggi atau suhu tinggi, juga masih menjadi perhatian.
Namun, riset terus berjalan. Para ilmuwan kini tengah mengembangkan “MOFs generasi kedua” yang lebih murah, lebih stabil, dan bisa diproduksi secara massal. Selain itu, kombinasi antara MOFs dengan teknologi kecerdasan buatan (AI) membuka peluang baru untuk mempercepat penemuan struktur yang paling efisien melalui simulasi komputer.
Penutup
Penemuan Metal–Organic Frameworks (MOFs) oleh Susumu Kitagawa, Richard Robson, dan Omar M. Yaghi bukan hanya pencapaian ilmiah — tetapi juga bukti bahwa sains dapat menjadi kekuatan nyata untuk perubahan positif. Melalui struktur berpori kecil di tingkat atom, ketiga ilmuwan ini telah membuka pintu bagi solusi besar bagi umat manusia: udara yang lebih bersih, energi yang lebih efisien, dan sumber air yang lebih mudah diakses.
Nobel Kimia 2025 mengingatkan kita bahwa inovasi besar sering kali lahir dari rasa ingin tahu sederhana. Di balik rumus kimia yang rumit, terdapat niat tulus untuk memahami dunia — dan menjadikannya tempat yang lebih baik.