Irradiazione luce aumenta attività catalitica

(ANSA) – PADOVA, 20 LUG – Ricercatori del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova hanno sviluppato un materiale che necessita di un continuo rifornimento di energia per rimanere cataliticamente attivo. La scoperta, pubblicata su “Nature Nanotechnology”, è un esempio di come la natura possa ispirare lo sviluppo di materiali di nuova generazione, aventi proprietà simili a quelle dei sistemi biologici. Rui Chen, dottoranda nel gruppo di ricerca del prof. Leonard Prins, ha sviluppato una tipologia speciale di materiali soft, chiamati idrogel, contenenti nanoparticelle d’oro, molecole sensibili alla luce e substrati. Le nanoparticelle d’oro possono catalizzare la conversione di un substrato in maniera simile a quella che usano gli enzimi in sistemi biologici. La catalisi viene impedita dalle molecole sensibili alla luce che ricoprono la superficie delle nanoparticelle. L’irradiazione del materiale con la luce provoca un cambio di conformazione nelle molecole fotosensibili, le quali vengono poi rilasciate dalle nanoparticelle.Questo permette al substrato di legarsi alla superficie delle nanoparticelle, attivandone l’attività catalitica. Sebbene sistemi similari capaci di rispondere alla luce siano stati riportati in precedenza, Rui Chen ha fatto un’importante scoperta quando ha irradiato localmente il materiale con luce, utilizzando uno stampo. Solo nel punto in cui la luce del raggio colpisce il materiale, le molecole fotosensibili si modificano e la catalisi comincia. Questo provoca un gradiente di concentrazioni nel gel con il substrato che si muove in direzione del centro cataliticamente attivo, mentre i prodotti diffondono in direzione opposta. Questi gradienti di concentrazione tra zone irradiate e zone d’ombra si mantengono durante l’irraggiamento. Chen ha potuto dimostrare che la presenza di gradienti di concentrazione migliora l’attività catalitica complessiva del materiale. ‘La persistenza di gradienti di concentrazione mantenuti dall’irradiazione continua con la luce, mostra che abbiamo creato un materiale lontano dall’equilibrio – spiega Prins -I processi fuori dall’ equilibrio sono alla base della vita e solo recentemente i chimici stanno imparando a sviluppare dei sistemi sintetici capaci di comportarsi in maniera simile. Adesso siamo capaci di presentare uno dei primi esempi dove dimostriamo sperimentalmente che un sistema fuori dall’equilibrio può avere proprietà superiori rispetto a quelle dei materiali convenzionali. La ricerca si posizione del contesto di “System Chemistry” una nuova e crescente branca della chimica che permette di portare benefici alla società con la sintesi di nuovi materiali, medicine, e kit diagnostici. (ANSA).