Una "corda di strappo molecolare" per avviare reazioni chimiche

Nanodevice per trasporto farmaci nel corpo

Una corda polimerica collega una capsula molecolare contenente un catalizzatore metallico, la sua rottura attiva la reazione

Alcuni ricercatori presso il politecnico di Eindhoven (TU/e) nei Paesi Bassi hanno scoperto come usare forze meccaniche per controllare l'attività catalitica e quindi avviare reazioni chimiche - uno dei concetti fondamentali in chimica. È la prima volta che si ottiene questo risultato. I risultati della ricerca sono stati pubblicati online sulla rivista Nature Chemistry il 6 aprile.

I catalizzatori chimici richiedono un'attivazione che viene solitamente ottenuta usando il calore, la luce o un altro agente chimico. Ma un team di tre ricercatori dell'Istituto dei sistemi molecolari complessi e del dipartimento di ingegneria chimica e di chimica, entrambi presso il TU/e, ha dimostrato che un catalizzatore può essere fatto passare dallo stato inattivo a quello attivo tirando una catena polimerica, e quindi creando una "corda di strappo molecolare".

I ricercatori hanno ottenuto questo risultato racchiudendo un metallo cataliticamente attivo in due capsule molecolari (chiamate leganti). A queste capsule sono state attaccate due catene polimeriche, creando così una lunga catena con un complesso metallico al centro.

I ricercatori le hanno poi dissolte in un liquido precedentemente irradiato con ultrasuoni, che provocano la formazione bolle nel liquido. Quando le bolle sono implose, hanno creato una forte corrente che ha teso le catene e ha provocato quindi la rottura dell'anello più debole - il complesso metallico - in due. Questo ha rotto la capsula da una parte permettendo allo ione di metallo di diventare cataliticamente attivo e quindi in grado di avviare reazioni chimiche.

Questo importante passo avanti aprirà la strada alla creazione di materiali autoriparanti in grado di rafforzarsi sotto l'effetto di stress fisici. Se un materiale trattato con questo metodo si strappa, per esempio, ciò romperà il complesso metallico ed attiverà il catalizzatore. Questo, a sua volta, riparerà istantaneamente il materiale.

Questa scoperta potrebbe anche portare alla ricerca in molte altre applicazioni, nelle quali potrebbe essere possibile attivare e disattivare reazioni chimiche. Per esempio, nello stampaggio per iniezione di oggetti in plastica, la nuova tecnica potrebbe essere usata per semplificare il metodo di trattamento.

Questa scoperta sarà preziosa anche nel campo della "ricerca chimica verde". La possibilità di controllare la catalisi chimica significherebbe per gli scienziati poter migliorare l'efficienza e il rendimento delle trasformazioni e delle reazioni chimiche. Secondo i ricercatori, "L'attivazione meccano-chimica offre nuove opportunità per una catalisi omogenea - un campo che sarà importantissimo per lo sviluppo di metodi più verdi per sintetizzare e trattare sostanze chimiche.

"I catalizzatori sono dappertutto nell'industria chimica; si usano per ottenere un'ampia gamma di prodotti diversi come prodotti farmaceutici e polimerici. Senza dubbio, la richiesta di nuovi catalizzatori continuerà a crescere."

Redazione (21/04/2009)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: reazioni, catalizzatore

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