Gli scienziati della chimica supramolecolare spesso si imbattono in risultati sorprendenti. Un sigillo rotto di una cuvetta da laboratorio ha portato un ricercatore americano dell'Università di Tecnologia di Eindhoven all'origine di questi risultati inspiegabili:il tempo. O l'umidità, per essere più precisi, perché questo determina la concentrazione di acqua negli oli usati come solventi, che in precedenza si pensava fosse trascurabile. La ricerca ora mostra che le molecole d'acqua solitarie nell'olio non sono solo spettatori, essi dirigono con fermezza i processi supramolecolari. Questo risultato significa che molte ricerche precedenti devono essere riesaminate, ma anche che i chimici ottengano un nuovo, strumento economico e potente. I risultati sono pubblicati in Natura .

Nel settembre 2016 il ricercatore postdottorato Nathan van Zee ha trascorso una settimana con i suoi genitori in Florida. Ma i suoi pensieri lo riportavano spesso al suo laboratorio in Olanda perché aveva lottato per un po' di tempo con risultati irregolari che non capiva. Le eliche molecolari che stava sintetizzando a volte avevano una struttura in senso orario ea volte una struttura in senso antiorario. Questa è una differenza importante, ad esempio può fare la differenza tra un farmaco che funziona e un farmaco che non funziona. Van Zee aveva già provato di tutto, ma non si avvicinava più alle risposte.

Dopo il suo volo di ritorno dagli Stati Uniti si recò subito nel suo laboratorio per iniziare un nuovo esperimento, dopo di che voleva fare un pisolino. Ma il suo jetlag gli ha fatto usare le impostazioni sbagliate per lo strumento, e ha dormito troppo. Il suo momento eureka, che alla fine porterebbe ad a Natura pubblicazione, arrivato il giorno dopo. Tornato in laboratorio ha visto strani risultati. Ma vide anche che il sigillo della sua cuvetta da laboratorio era rotto, e l'aria ultrasecca del contenitore del campione che lo racchiude era penetrata al suo interno. Questo gli diede un indizio importante:il suo campione era diventato più secco, suggerendo che il contenuto di acqua dell'olio solvente è una forza trainante.

Van Zee e il suo supervisore, il professor Bert Meijer, hanno capito subito che stavano arrivando a qualcosa di importante, e decisero di andare fino in fondo. Hanno scoperto che era proprio la concentrazione di acqua nel campione a fare la differenza, anche se erano solo poche ppm (parti per milione). Anche con fluttuazioni estremamente piccole nella concentrazione dell'acqua, hanno osservato che la rotazione dell'elica cambia da orario ad antiorario.

Questo risultato ha indotto i ricercatori a dare un'occhiata più da vicino ad alcuni dei loro lavori precedenti che avevano risultati inspiegabili. Si è scoperto che anche in queste prove la concentrazione dell'acqua determinava l'esito. I cambiamenti precedentemente inspiegabili nei risultati sono stati causati dalle fluttuazioni nel contenuto di acqua del solvente a base di olio. Perché quel contenuto fluttua con l'umidità. E l'umidità atmosferica, interna ed esterna, cambia costantemente a causa del tempo. La conseguenza è che un test eseguito il giorno A può avere risultati totalmente diversi dallo stesso test eseguito il giorno B.

Van Zee e i suoi colleghi hanno anche rivelato come la minima concentrazione di acqua possa avere un impatto così grande. Le molecole d'acqua sono polari:un lato è caricato negativamente e l'altro positivamente. Ecco perché a loro piace legare, tramite i cosiddetti legami a idrogeno. Ma l'olio è idrofobo:respinge l'acqua. Questa repulsione lascia troppo poco spazio alle molecole d'acqua nell'olio per legarsi con altre molecole d'acqua; sono isolati. Ciò significa che la loro energia potenziale per formare nuovi legami idrogeno è disponibile per altri usi. I ricercatori di Eindhoven hanno dimostrato che questa energia dell'acqua svolge un ruolo cruciale nella formazione delle strutture supramolecolari. Questi sono aggregati molecolari basati su legami reversibili, per esempio legami idrogeno.

Le loro scoperte hanno messo a dura prova il loro campo scientifico e quelli adiacenti. Molta chimica si fa nell'olio, quindi molte ricerche precedenti dovranno essere rivalutate per valutare l'effetto dell'acqua. I ricercatori sospettano che molte precedenti segnalazioni di fenomeni inspiegabili, sia che si tratti di cambiamenti nella struttura, dimensione o lavorazione, sono fondamentalmente dovute alle interazioni con l'acqua.

D'altra parte il team di ricerca di Eindhoven fornisce ai chimici di tutto il mondo un nuovo straordinario strumento, Van Zee spiega. "La concentrazione dell'acqua risulta avere un'influenza molto forte. E si può facilmente controllarla, manipolando l'umidità, che è abbastanza semplice in un ambiente chiuso. Riteniamo che ci sarà molta ricerca di follow-up anche in altri campi della chimica".