Lo scienziato Sir James Fraser Stoddart, premio Nobel per la chimica nel 2016, è mancato il 30 dicembre dello scorso anno. Nell’ultimo periodo della sua vita, ha coordinato un team internazionale di ricercatori delle Università di Padova e di Hong-Kong, con la collaborazione di università statunitensi (Duke, Northwestern, South Florida, California Institute of Technology) e cinesi (Tianjin, Anhui, Zhejiang), che ha studiato materiali innovativi per individuare e catturare sostanze inquinanti in aria e in acqua.
Il nuovo materiale ha caratteristiche simili alle capsule proteiche biologiche che svolgono funzioni essenziali in diversi processi, tra cui il trasporto e l’immagazzinamento di sostanze che spaziano dal fragile materiale genetico dei virus al ferro contenuto nelle ferritine.
Gli scienziati hanno provato a lungo a replicare queste strutture naturali e, dopo molti tentativi, sono riusciti a preparare poliedri supramolecolari artificiali con caratteristiche simili alle capsule biologiche che possano immagazzinare sostanze e rilasciarle in modo intelligente e controllato.
Il professor Luka Dorđević in laboratorio. © UNIPD
Una classe di sistemi altamente “intelligenti”
Sono due le caratteristiche fondamentali di questi nuovi materiali: le proprietà dinamiche e la capacità di incapsulare altre sostanze, doti essenziali per lo sviluppo di questa classe di sistemi altamente “intelligenti”, dal momento che consentono una cattura e un rilascio controllato delle sostanze utilizzando la luce come stimolo. Tra le numerose applicazioni possibili c’è, ad esempio, la purificazione dell’aria o dell’acqua attraverso l’immagazzinamento di idrocarburi.
«Per la preparazione di questo nuovo materiale è stato fondamentale sfruttare delle molecole chirali (la chiralità è una proprietà di oggetti che sono immagini speculari l’uno dell’altro ma non sono sovrapponibili, come le nostre mani destra e sinistra). Questa proprietà è universale in natura e si manifesta ovunque, dal DNA alle proteine. Nel nostro studio abbiamo osservato come delle molecole chirali possano riconoscersi e auto-assemblarsi in capsule sintetiche dalle dimensioni di solo un paio di nanometri. Creare poliedri da oggetti macroscopici risulta molto facile, ma produrne di dimensioni nanoscopiche è estremamente complicato. Il nostro studio dimostra che le dimensioni di un paio di nanometri sono sufficienti per consentire di immagazzinare idrocarburi come il benzene e il cicloesano, inquinanti di aria e acqua» – spiega Luka Ðorđević, autore della ricerca e docente al Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova.
Lo studio “Dynamic supramolecular snub cubes” è stato pubblicato su Nature.
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