Susumu Kitagawa, Richard Robson és Omar Yaghi olyan új típusú molekuláris szerkezeteket fejlesztettek ki, amelyekben a fémionok sarokkövekként működnek, és őket hosszú szerves (szénalapú) molekulák kötik össze. A fémionok és molekulák együttesen nagy üregeket tartalmazó kristályokat alkotnak. Ezeket a porózus anyagokat fémorganikus vázszerkezeteknek (metal-organic frameworks, MOF) nevezik. A MOF-okban használt építőelemek változtatásával a kémikusok úgy tervezhetik meg ezeket, hogy azok bizonyos anyagokat megkössenek és tároljanak. A MOF-ok kémiai reakciókat is előidézhetnek, vagy elektromosságot vezethetnek, ahogy arról korábban részletesebben is írtunk.

„A fémorganikua vázszerkezetek hatalmas potenciállal rendelkeznek, és korábban elképzelhetetlen lehetőségeket kínálnak az új funkciókkal rendelkező, egyedi anyagok gyártásában” – mondta el Heiner Linke, a Nobel-bizottság kémiai szekciójának elnöke.

Minden 1989-ben kezdődött, amikor Richard Robson új módon tesztelte az atomok inherens tulajdonságaiban rejlő lehetőségeket. Pozitív töltésű rézionokat kombinált egy négykarú molekulával, amelynek minden karjának végén egy kémiai csoport volt, amely vonzódott a rézionokhoz. Amikor ezeket kombinálták, kötést alkottak, és magas szinten rendezett, tágas kristályszerkezetet képeztek. Olyan volt az egész, mint egy számtalan üreggel teli gyémánt.

Robson azonnal felismerte molekuláris szerkezet potenciálját, de az instabil volt és könnyen összeomlott. Susumu Kitagawa és Omar Yaghi azonban szilárd alapot biztosítottak ennek a módszernek: 1992 és 2003 között külön-külön egy sor forradalmi felfedezést tettek. Kitagawa kimutatta, hogy a gázok be- és kiáramolhatnak a szerkezetekből, és megjósolta, hogy a MOF-ok rugalmassá tehetők. Yaghi egy nagyon stabil MOF-ot hozott létre, és bebizonyította, hogy az észszerű tervezéssel módosítható, így új és kívánatos tulajdonságokkal ruházható fel.

A díjazottak úttörő felfedezéseit követően a kémikusok mára több tízezer különböző MOF-ot hoztak létre. Ezek közül néhány hozzájárulhat az emberiség legnagyobb kihívásainak megoldásához, például a perfluor- és polifluor-tartalmú alkil anyagok (PFAS) vízből való kiválasztásához, a környezetben található gyógyszernyomok lebontásához, a szén-dioxid megkötéséhez vagy a sivatagi levegőből történő vízgyűjtéshez is.