Osservato il processo con il quale il carbonio forma un legame

Il meccanismo per legare l'ossigeno alle metallo porfirine è un processo vitale per gli organismi che respirano ossigeno

Alcuni ricercatori finanziati dall'UE sono riusciti per la prima volta a osservare direttamente il monossido di carbonio nel momento in cui si lega con le metallo porfirine, un processo che il team di ricercatori userà adesso per spiegare i processi fisici e chimici sulle superfici e nelle nanostrutture. La ricerca è stata finanziata in parte dal progetto MOLART ("Surface-confined metallosupramolecular architecture: towards a novel coordination chemistry for the design of functional nanosystems"), che ha ricevuto un Contributo avanzato del Consiglio europeo della ricerca (CER) di 2,57 milioni di euro nell'ambito del Settimo programma quadro (7° PQ) dell'UE.

Il meccanismo per legare l'ossigeno alle metallo porfirine è un processo vitale per gli organismi che respirano ossigeno. Capire come piccole molecole di gas si leghino chimicamente al complesso di metallo è anche importante nella catalisi o nell'implementazione di sensori chimici. Per studiare questi meccanismi di legame, gli scienziati usano anelli di porfirina con un cobalto o un atomo di ferro centrale e rivestono un supporto di rame o argento con queste sostanze.

Un'importante caratteristica delle porfirine è la loro flessibilità conformazionale. Ricerche recenti hanno mostrato che ogni specifica configurazione geometrica delle metallo porfirine ha un'influenza diversa sulla loro funzionalità.

In linea con l'attuale stato della ricerca, gli scienziati della Technische Universitaet Muenchen (TUM) in Germania si aspettavano di vedere solo una singola molecola di monossido di carbonio (CO) legarsi assialmente all'atomo centrale di metallo. Esperimenti dettagliati tramite microscopi a effetto tunnel hanno rivelato però che, in effetti, due molecole di gas si agganciano tra l'atomo metallico centrale e i due atomi di azoto opposti.

Secondo il team di ricercatori del TUM, un fattore critico è la forma a sella delle molecole di porfirina, sulle quali le molecole di gas assumono la posizione del cavaliere. L'importanza della geometria a sella diventa evidente nei calcoli modello effettuati da Marie-Laure Bocquet dell'Università di Leone in Francia. L'analisi da lei condotta ha aiutato i ricercatori a capire la nuova modalità di legame in dettaglio. Ha anche dimostrato che la forma della sella molecolare rimane praticamente immutata, anche dopo che le due molecole di gas si legano alla porfirina.

Le porfirine hanno reagito in modo molto diverso quando i ricercatori hanno sostituito il CO con il monossido di azoto (NO) che crea legami più forti. Come previsto, questo si lega direttamente all'atomo centrale, anche se una sola molecola entra in ogni anello di porfirina. Questo ha un effetto importante sulla struttura elettronica della molecola portatrice e la caratteristica sella si appiana, hanno spiegato i ricercatori. La porfirina, quindi, reagisce in modo molto diverso a diversi tipi di gas - un risultato importante per le potenziali applicazioni, come i sensori.

Il dott. Willi Auwaeter, uno degli autori del TUM, ha espresso il suo entusiasmo per i risultati dicendo che "la novità è che siamo riusciti a vedere, per la prima volta, il meccanismo a livello molecolare". Ha aggiunto che "possiamo anche spostare selettivamente singole molecole di gas da una porfirina a un'altra".

Il team ha adesso intenzione di spiegare i processi fisici e chimici sulle superfici e nelle nanostrutture. Una volta data una risposta a tali domande fondamentali, si occuperanno di nuove sfide e studieranno una serie di interrogativi, come: "Quanto è grande l'influenza dell'atomo centrale? Come cambia il legame in conformazioni planari? Come si possono utilizzare i sistemi per implementare catalizzatori e sensori attraverso trasferimenti di carica controllati?

Fonte: (09/02/2011)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: MOLART, porfirina, legame, atomo, chimica

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