Una nanomolecola riesce a
individuare e a catturare gli inquinanti di aria e acqua. Imita
la struttura di molecole naturali e ha dimensioni minuscole,
nell'ordine dei miliardesimi di metro (nanometri), ed è stato
messo a punto da un team di ricerca internazionale che comprende
le Università di Padova e di Hong-Kong, con la collaborazione di
atenei statunitensi e cinesi.
Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica Nature, è
stato coordinato da sir James Fraser Stoddart, premio Nobel per
la chimica nel 2016, scomparso il 30 dicembre scorso.
La nanomolecola che cattura gli inquinanti imita le
capsule biologiche, che sono strutture prodotte quando
delle unità proteiche si auto-assemblano fino a creare strutture
ben definite e simmetriche, chiamate poliedri supramolecolari.
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 a quelle biologiche e capaci di
mmagazzinare sostanze e rilasciarle in modo intelligente e
controllato.
Il nuovo poliedro sintetico, in particolare, riproduce la
geometria del "cubo simo" (snub cube), uno dei 15 poliedri
archimedei con 60 spigoli, 24 vertici e 38 facce. Inoltre, anche
il cubo simo è chirale e quindi si presenta in due forme
speculari.
La scoperta del processo che porta dal riconoscimento delle
molecole alla preparazione di capsule artificiali ha reso
possibile lo studio di due caratteristiche fondamentali di
questi nuovi materiali, simili alle proprietà delle capsule
biologiche: le proprietà dinamiche e la capacità di incapsulare
altre sostanze, doti essenziali per lo sviluppo di questa classe
di sistemi altamente "intelligenti", che utilizzano 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", osserva Luka
Djordjevic, autore della ricerca e docente al dipartimento di
Scienze Chimiche di Padova. "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 - prosegue il ricercatore - 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. La dimensione della
capsula determina ciò che questa riesce a immagazzinare. 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".
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