Nanotecnologie: i nanoreattori che catalizzeranno le reazioni chimiche

uran nano

Si chiamano Uof (Uranyl Organic Frameworks), ovvero ‘Strutture organiche ad uranile’, e sono delle grosse molecole chimiche a forma di ottaedro (quindi con 8 facce) o icosaedro (con venti facce), in grado di ospitare al loro interno molecole più piccole e di favorire reazioni chimiche altrimenti impossibili o molto lente. La notizia, che potrebbe avere positive ripercussioni nella sintesi chimica, arriva da Tarragona (Catalogna, Spagna), in particolare dall’Iciq (Institute of Chemical Research of Catalonia), dove opera il gruppo di ricerca guidato da Javier De Mendoza.

La catalisi è quella branca della chimica che studia come accelerare reazioni utili all’ottenimento di importanti prodotti, mediante la modifica delle condizioni di reazione (temperatura, pressione), oppure l’introduzione di altre piccole molecole, dette appunto catalizzatori, che non vengono alla fine del processo consumate, ma intervengono nel meccanismo della reazione, favorendone l’avanzamento.

Molti chimici sono impegnati giornalmente nel migliorare la ‘resa della reazione’ ovvero la percentuale di prodotto ottenuta in relazione a quella che si sarebbe dovuta ottenere. Infatti spesso le procedure comportano perdite di prodotto, rendendo molto dispendioso il processo, con scarsi guadagni. Per questo è importante cercare di rendere le reazioni rapide, anche per evitare lunghi e macchinosi procedimenti, che rendono tutto lo sforzo praticamente inutile.

Da qui l’importanza dello studio condotto a Tarragona. Le molecole sintetizzate possono fungere da nanoreattori, ovvero minuscole cavità (delle dimensioni di 3,5 nm, appena 10 volte più grande di un singolo legame chimico) che intrappolano altre molecole, “costringendole” a reagire anche solo per vicinanza reciproca. Ma non solo: di per sé gli Uof manifestano proprietà fotoluminescenti, fotoelettriche e fotocatalitiche. Cosa da non sottovalutare infine: la sintesi è avvenuta in condizioni blande (per esempio a temperatura ambiente) e rappresenta uno dei pochi esempi per sistemi di questo tipo.

Sotto radiazioni ultraviolette o visibili – spiega Sara Pasquale, primo autore del lavoro ed ennesimo cervello italiano in fuga - i materiali uranil-organici con un’estesa struttura possono degradare efficacemente inquinanti organici, grazie all’attività fotocatalitica dovuta alla presenza di centri uranilici al loro interno. Ci aspettiamo comunque di trovare presto nuove proprietà chimico-fisiche con ulteriori approfondimenti”.

Le fa eco lo stesso De Mendoza: “ Riassumendo, queste promettenti proprietà rendono le capsule (così chiama gli Uof in relazione alla loro forma, N.d.R.) dei veri e propri ‘reattori nanoscopici’. Di solito li paragono a “scatole intelligenti” che possono ospitare le molecole desiderate e quindi portare avanti al loro interno reazioni chimiche come le ossidazioni”.

Il lavoro è stato pubblicato su Nature Communications.

Roberta De Carolis

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