Milano, 18 novembre 2020 – In uno studio pubblicato oggi sulla prestigiosa rivista «Chem» (Cell Press, impact factor: 19,735) un team internazionale capitanato dai proff. Pierangelo Metrangolo, Giuseppe Resnati e Giancarlo Terraneo del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano ha realizzato per la prima volta la meccanosintesi di un reticolo cristallino molecolare a topologia Borromea.
I risultati ottenuti dal gruppo hanno dimostrato che la meccanochimica può essere anche applicata all’autoassemblaggio (self-assembly) di strutture supramolecolari multi-componente complesse quali quelle degli anelli Borromei molecolari, dimostrandone inoltre il meccanismo dettagliato di formazione. Si aprono quindi nuove prospettive nella progettazione di processi chimici complessi come la meccanosintesi dei diamanti, dei materiali assorbenti per lo stoccaggio di idrogeno da utilizzare nelle automobili del futuro, dei compositi ultraleggeri per l’aeronautica e lo sviluppo di nuovi farmaci.
La meccanochimica studia l’applicazione di energia meccanica a una reazione chimica effettuata in fase solida, per influenzarne velocità e decorso. Le sue origini possono essere addirittura fatte risalire all’età della pietra, dove l’uso di mortaio e pestello per la preparazione del cibo o dei coloranti rappresentava, di fatto, un processo caratterizzato da trasformazioni chimiche indotte da forze meccaniche.
I processi meccanochimici sono particolarmente sostenibili dal punto di vista ambientale in quanto non fanno uso di solventi tossici o infiammabili, avvenendo completamente in fase solida. Per questo motivo, il loro utilizzo si sta ampiamente diffondendo in numerosi settori industriali della chimica verde tra cui la farmaceutica, la chimica dei polimeri e dei compositi.
Nonostante questo, i meccanismi con cui l’energia meccanica contribuisca alla rottura e alla formazione di nuovi legami chimici non sono ancora compresi appieno, così come la generale applicabilità della meccanochimica a tutti i processi chimici, anche quelli più complessi.
Per nodo Borromeo si intende un nodo formato da tre anelli in cui due sono paralleli tra loro ed è solo il terzo che li interpenetra tenendoli tutti e tre assieme. È sufficiente tagliare uno qualunque dei tre che il vincolo che li unisce si scioglie. L’etimologia del nome risale a Federico Borromeo, cardinale e arcivescovo di Milano che lo scelse come suo emblema, simbolo della dinastia borromea, in cui i tre anelli rappresentavano la trinità cristiana. Per questo significato di forza solo nell’unità, il simbolo Borromeo è stato adottato anche da altre culture in varie ere, tra cui gli scozzesi e i vichinghi. Dal punto di vista matematico, la topologia Borromea è una delle più complesse e affascinanti.
[Immagine: Nodo Borromeo Molecolare ottenuto dai ricercatori del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” ]
Luca Catalano, Luzia S. Germann, Patrick A. Julien, Mihails Arhangelskis, Ivan Halasz, Krunoslav Užarević, MartinEtter, Robert E. Dinnebier, Maurizio Ursini, Massimo Cametti, Javier Martí-Rujas, Tomislav Friščić, PierangeloMetrangolo, Giuseppe Resnati, Giancarlo Terraneo
«Chem» 2020
DOI: 10.1016/j.chempr.2020.10.022
Chimica verde: la prima sintesi in fase solida di un nodo Borromeo supramolecolare
LeScienze.It - 18 novembre 2020
Politecnico, chimica verde: studio team internazionale su rivista Chem
Mianews - 19 novembre 2020
Chimica verde: studio Politecnico Milano pubblicato su rivista Chem
9colonne.it - 18 novembre 2020
Edificio 6
P.zza Leonardo da Vinci, 32
I-20133 Milano
Edificio 28
Via Luigi Mancinelli, 7
I-20131 Milano