Kitagawa, che trovò un uso per l'inutile, vince il premio Nobel

KYOTO—Quando arrivò la telefonata alle 17:30 dell'8 ottobre, Susumu Kitagawa pensò che si trattasse solo dell'ennesimo fastidioso telemarketing che interrompeva il suo lavoro in laboratorio.

Ma la telefonata svedese avrebbe cambiato la sua vita per sempre.

Kitagawa era stato nominato co-vincitore del Premio Nobel per la Chimica, per il suo lavoro pionieristico sui framework metallo-organici (MOF), una scoperta che potrebbe contribuire a combattere il cambiamento climatico e rivoluzionare l'accumulo di energia.

"Sono rimasto scioccato. Ho pensato che fosse una di quelle strane telefonate di sollecitazione che ricevo spesso", ha detto Kitagawa, 74 anni. Professore distinto presso l'Istituto di studi avanzati dell'Università di Kyoto (KUIAS), in una conferenza stampa subito dopo. "Sono profondamente commosso."

La mattina seguente, Kitagawa arrivò all'università nel distretto Sakyo di Kyoto tra gli applausi di oltre 100 membri dello staff che diedero il benvenuto al nuovo premio Nobel.

"Ero solo un vecchio qualunque e ora tutto è cambiato. Non va bene", rifletté Kitagawa.

"È nei momenti di calma che mi vengono le idee più disparate. Mi chiedo cosa fare adesso."

Kitagawa ha detto: "Ero così esausto che sono crollato a letto la notte scorsa, ma stamattina mi sono svegliato sentendomi benissimo."

"Ho così tanto da fare: ricerca, ma anche compiti amministrativi come direttore universitario, dai quali vorrei essere esentato", ha scherzato, provocando le risate dei colleghi.

SCOPERTA ACCIDENTALE

I pluripremiati MOF di Kitagawa sono materiali pieni di innumerevoli minuscoli pori ordinati. Queste strutture possono assorbire un'ampia varietà di gas, rendendoli utili in applicazioni industriali e ambientali.

La sua svolta arrivò intorno al 1990. All'epoca Kitagawa si trovava alla Kindai University e stava cercando di determinare la struttura tridimensionale dei composti chimici costituiti da metalli e materiali organici.

Prese in prestito un supercomputer dall'Università di Kyoto, ma poiché era condiviso con molti altri ricercatori e richiedeva l'elaborazione di un'enorme quantità di dati, ci volle molto tempo.

Un giorno, impaziente, Kitagawa chiese a uno studente di disegnare su un foglio di carta la struttura del complesso mentre lui stava facendo i calcoli.

"Professore, ci sono dei pori", disse lo studente.

Il disegno rivelava un motivo a nido d'ape.

"Ho pensato che fosse incredibilmente interessante", ricorda Kitagawa. "Il mio intuito mi diceva che i pori, non la struttura principale, potevano essere utili. Ma non ho capito subito come."

Kitagawa e il suo team sono poi riusciti a sintetizzare materiali dotati di questi pori microscopici. Inizialmente, la struttura era instabile e facilmente soggetta a collasso, ma attraverso ripetuti esperimenti, alla fine sono riusciti a creare una struttura stabile in grado di immagazzinare metano.

DAL RIFIUTO ALLA RIVOLUZIONE

La scoperta fu così rivoluzionaria da ribaltare le idee consolidate del mondo scientifico dell'epoca. Di conseguenza, questa proposta non fu accolta con facilità.

Quando Kitagawa presentò le sue scoperte a una conferenza negli Stati Uniti nel 1999, fu accolto da una raffica di critiche da parte di ricercatori internazionali, che gli dissero: "Questo è sbagliato".

La sostanza trovata da Kitagawa era un composto organico con materia organica legata a un metallo (una sostanza inorganica). All'epoca, la convinzione prevalente era che questi composti organici fossero troppo instabili per un uso pratico.

Ma Kitagawa non cedette alle critiche e continuò la sua ricerca. Estese le sue applicazioni alla "separazione", in cui un gas specifico viene estratto da una miscela, e alla "conversione", in cui un gas viene trasformato in un altro all'interno dei pori.

UNA FILOSOFIA RADICATA NEL VUOTO

Kitagawa, lettore accanito fin dai tempi del liceo, ha affermato che il suo interesse per gli innumerevoli pori dei materiali è nato dai libri che ha letto quando era al primo anno all'Università di Kyoto.

Nei libri del famoso fisico Hideki Yukawa, Kitagawa rimase affascinato dal concetto filosofico di Lao-Zhuang di "muyo-no-yo" (l'utilità dell'inutile), ovvero l'idea che le cose che sembrano non avere uno scopo siano in realtà utili.

Ad esempio, un detto del leggendario filosofo cinese Laozi recita: "Impastiamo l'argilla per fare la ceramica. L'interno della ceramica può sembrare uno spazio vuoto inutile, ma è proprio lo spazio vuoto che rende utile la ceramica".

La chimica di solito si concentra sulla materia, ovvero sugli elementi contenenti atomi e molecole. Ma Kitagawa si è concentrato sui "pori", ovvero sugli spazi vuoti.

"Questa idea – che persino il nulla abbia un significato – ha avuto un impatto enorme su di me", ha spiegato. "Un poro sembra inutile. Ma se ci metti dentro atomi o molecole, li immagazzini o li trasformi, diventa utile. Un semplice cambio di prospettiva può cambiare tutto."

L'ERA DEL GAS CHE SI AVVICINA

Kitagawa immagina un mondo in cui i nuovi materiali da lui sviluppati potrebbero eliminare i conflitti per le risorse energetiche.

I MOF, con i loro pori personalizzabili, possono assorbire non solo solidi e liquidi, ma anche minuscole molecole di gas. Un giorno potrebbero catturare l'anidride carbonica o estrarre energia dall'aria.

In una conferenza stampa dell'8 ottobre, Kitagawa ha affermato: "L'aria è composta da ossigeno, azoto, idrogeno e anidride carbonica. Con questi possiamo creare proteine ​​e combustibili. I gas stanno diventando sempre più promettenti".

Egli ritiene che gli esseri umani stiano entrando nell'"era dei gas", dopo l'era dei solidi, che ha portato alla rivoluzione industriale con il carbone, e l'era dei liquidi, dominata dal petrolio.

"L'aria è oro invisibile", ha affermato. "Carbone e petrolio hanno creato disparità tra paesi ricchi e poveri di risorse. Ma l'aria è ovunque. Anche i paesi più piccoli possono trarne pieno vantaggio. Se riuscissimo a ricavarne energia, i conflitti per le risorse dovrebbero scomparire".

Secondo Kitagawa, in tutto il mondo sono state lanciate più di 40 startup per risolvere le sfide ambientali ed energetiche.

Sebbene vi siano ancora ostacoli alle applicazioni pratiche, ha espresso ottimismo, affermando: "La scienza sta avanzando a una velocità incredibile, con cose come l'IA (intelligenza artificiale), quindi penso che si possa raggiungere questo obiettivo in questo secolo".

VISIONE, GRATITUDINE, GRATITUDINE

Kitagawa ha affermato che le sue difficoltà passate erano "innumerevoli". Ma non si è mai perso d'animo, spinto dalla convinzione che "uno scienziato ha bisogno di una visione e di un atteggiamento che gli permettano di affrontare le sfide con curiosità", e ha continuato la sua ricerca con diligenza.

"Quello che faccio è creare nuovi materiali. Da oltre 30 anni mi piace la sfida di provare cose nuove e crearne di nuove", ha affermato.

"Spesso le cose non vanno bene. In chimica, il lavoro di squadra è fondamentale", ha aggiunto, esprimendo la sua gratitudine ai membri del suo laboratorio.

Quando un giornalista gli chiese di dare un messaggio alla prossima generazione, Kitagawa citò il famoso microbiologo francese del XIX secolo Louis Pasteur: "Il caso favorisce la mente preparata".

Kitagawa ha detto: "Buoni insegnanti, buoni amici e buone relazioni. Queste cose non ti capitano da un giorno all'altro. Sbocciano quando apprezzi tutte le tue esperienze".

RICETTA PER UNA BUONA CHIMICA

Anche il team di Kitagawa è stato entusiasta dell'annuncio svedese.

"Aspettavamo questo da anni. Ma quest'anno ero sicuro che sarebbe successo", ha detto unoProfessore associato Kenichi Otake, 37 anni,

Sebbene Kitagawa sia noto per i suoi rigorosi standard di ricerca, promuove una cultura di laboratorio egualitaria in cui studenti universitari e ricercatori post-dottorato dibattono ad armi pari: una ricetta per una buona chimica sotto più di un aspetto.

I membri del team spesso fanno escursioni insieme sulle montagne di Kyoto, come Kurama e Fushimi, e ogni tre mesi assaggiano uno dei vini preferiti di Kitagawa, collezionato durante i suoi viaggi all'estero.

A volte Kitagawa, un cuoco appassionato, prepara il pane in casa e lo serve a tutti.

Il professor Hirotoshi Sakamoto, 46 ​​anni, che lavora in laboratorio fin dai tempi dell'università, ha scherzato: "Il pane tedesco risulta ben avvolto all'interno e (a differenza del suo oggetto di ricerca) non ha molti buchi!"