Các nhà khoa học trên đã tạo ra các cấu trúc phân tử với không gian rộng lớn, cho phép khí và các hóa chất khác lưu thông. Cấu trúc khung kim loại-hữu cơ này có thể được sử dụng để thu thập nước từ không khí sa mạc, thu giữ CO2, lưu trữ khí độc hoặc xúc tác các phản ứng hóa học. MOF cũng có thể thúc đẩy các phản ứng hóa học hoặc dẫn điện.
Chủ tịch Ủy ban Nobel Hóa học, ông Heiner Linke cho biết: "MOF có tiềm năng to lớn, mang đến những cơ hội chưa từng thấy cho các vật liệu tùy chỉnh với chức năng mới".
Mọi chuyện bắt đầu vào năm 1989, khi nhà khoa học Robson thử nghiệm việc sử dụng các đặc tính vốn có của nguyên tử theo một cách mới. Ông kết hợp các ion đồng tích điện dương với một phân tử 4 nhánh; phân tử này có một nhóm hóa chất bị thu hút bởi các ion đồng ở cuối mỗi nhánh. Khi kết hợp lại, chúng liên kết với nhau tạo thành một tinh thể rộng rãi, ngăn nắp, giống như một viên kim cương chứa vô số lỗ rỗng. Ông Robson ngay lập tức nhận ra tiềm năng của cấu trúc phân tử này, nhưng khi đó cấu trúc này không ổn định và dễ sụp đổ.
Từ năm 1992 - 2003, các nhà khoa học Kitagawa và Yaghi đã đặt nền móng vững chắc cho phương pháp trên. Ông Kitagawa đã chứng minh rằng khí có thể chảy vào và ra khỏi các cấu trúc và dự đoán rằng MOF có thể được chế tạo linh hoạt. Về phần mình, ông Yaghi đã tạo ra một MOF rất ổn định và chứng minh rằng cấu trúc này có thể được biến đổi bằng thiết kế hợp lý, mang lại cho nó những đặc tính mới và mong muốn.
Tiếp nối những khám phá đột phá của các nhà khoa học đoạt giải, các nhà hóa học đã chế tạo hàng chục nghìn MOF khác nhau. Một số trong đó đã góp phần giải quyết những thách thức lớn nhất của nhân loại, với các ứng dụng như tách PFAS (các hóa chất vĩnh cửu) khỏi nước, phân hủy dấu vết dược phẩm trong môi trường, thu giữ CO2 hoặc thu nước từ không khí sa mạc.
