I chimici della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) e dell'Université de Montréal in Canada hanno sviluppato un sistema molecolare in grado di misurazioni ottiche della pressione molto precise.

Il rubino della pietra preziosa è servito come fonte di ispirazione. Però, il sistema sviluppato dal team guidato dalla Professoressa Katja Heinze presso l'Istituto JGU di Chimica Inorganica e Chimica Analitica e dal Professor Christian Reber presso l'Université de Montréal è una molecola solubile in acqua, non un solido insolubile. come rubino, questa molecola contiene l'elemento cromo che le conferisce il suo colore rosso, ed è stato così soprannominato rubino molecolare. Questo rubino molecolare può essere utilizzato per misurare la pressione sia allo stato solido come il rubino gemma che in soluzione grazie alla sua solubilità. Così, questo sistema molecolare ha potenziali applicazioni nei campi delle scienze dei materiali, catalisi omogenea ed eterogenea, e tutti i campi immaginabili in cui è necessario monitorare le variazioni di pressione. I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .

La misurazione della pressione con il rubino molecolare è molto semplice. Il sito interessato viene irradiato con luce blu per essere assorbito dal rubino molecolare, che poi emette radiazioni infrarosse. A seconda della pressione, l'energia della luce emessa varia in maniera molto sensibile. La pressione effettiva può quindi essere letta dall'energia di luminescenza.

Le sofisticate misurazioni della luminescenza dipendenti dalla pressione fino a 45, 000 bar sono stati eseguiti da Sven Otto, un dottorando nel team di Heinze, nei laboratori del gruppo Reber all'Université de Montréal. Il soggiorno di ricerca di Sven Otto è stato finanziato dalla Graduate School of Excellence della Materials Science in Mainz (MAINZ). "Il lavoro sperimentale a Montreal è stata una grande esperienza e il proof of concept di successo è stato semplicemente fantastico, " ha detto Otto. "Le pressioni più elevate impiegate in una cosiddetta cella a incudine di diamante sono circa 45 volte superiori a quelle sperimentate nel punto più profondo conosciuto nell'oceano", spiegò Otto. "Gli effetti molto grandi osservati con questo materiale molecolare sono davvero sorprendenti, " ha aggiunto il Professor Christian Reber, un esperto in spettroscopia di luminescenza ad alta pressione e attualmente uno scienziato ospite DAAD presso l'Università di Mainz, finanziato dal German Academic Exchange Service. Infatti, gli effetti sono fino a venti volte maggiori con i cristalli di rubino molecolare rispetto al rubino comunemente impiegato.

Il principio delle misurazioni ottiche della pressione utilizzando materiali a base di cromo non è nuovo. Però, fino ad ora, tutti questi materiali sono stati completamente insolubili come il rubino. Non erano ancora state effettuate misurazioni della pressione con un singolo tipo di specie molecolari disciolte che riportavano variazioni di pressione direttamente in soluzione. "Però, il nostro rubino molecolare può fare il trucco, " ha affermato la professoressa Katja Heinze. "Ci auguriamo che i nostri risultati aprano la strada ad applicazioni completamente diverse oltre a quelle classiche e stiamo attualmente lavorando in questa direzione".