San Francisco Frontiers - Una nanomolecola cattura gli inquinanti di aria e acqua

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".

A.Smith--SFF