I ricercatori della Ruhr-Universität Bochum hanno osservato come per la prima volta una molecola da una struttura cristallina solida viene solvatata in un solvente liquido a livello molecolare. Il processo è troppo veloce per essere decifrato a temperatura ambiente. Il team del cluster di eccellenza Ruhr Explores Solvation (Resolv) ha utilizzato metodi microscopici che funzionano a temperature particolarmente basse. Il gruppo guidato dal Dr. Karsten Lucht e dalla Professoressa Karina Morgenstern del Dipartimento di Chimica Fisica I descrive le fasi rilevanti del processo di solvatazione nella rivista Angewandte Chemie l'11 ottobre 2018.

"Comprendere il processo di solvatazione è di fondamentale importanza per la chimica, poiché la conoscenza potrebbe aiutare a influenzare l'interazione tra solventi e molecole solvatate in modo mirato e quindi a controllare le reazioni chimiche in modo ancora più completo, " spiega Karsten Lucht.

Per lo studio, i chimici hanno analizzato i cristalli di una molecola organica utilizzando la microscopia a effetto tunnel a scansione a bassa temperatura, che opera a meno 265 gradi Celsius. A questa temperatura, i movimenti molecolari si fermano, consentendo l'imaging delle singole molecole.

L'acqua solva la struttura cristallina

I ricercatori hanno fissato le molecole organiche su una speciale superficie d'argento. I gruppi funzionali delle molecole hanno quindi formato le catene. "Questa struttura corrisponde a un cristallo unidimensionale, " spiega Lucht. Gli scienziati hanno poi aggiunto una piccola quantità di acqua, che si attaccava alle molecole organiche in posizioni definite. Finalmente, hanno riscaldato il sistema a meno 193 gradi Celsius, per cui la struttura cristallina è stata completamente persa.

"La perdita dell'ordine molecolare corrisponde alla solvatazione del cristallo organico in una soluzione reale, " descrive Karina Morgenstern. Le singole molecole organiche interagiscono solo con le molecole d'acqua e possono quindi essere considerate solvatate. "Abbiamo così potuto osservare per la prima volta le fasi rilevanti del processo di solvatazione sulle singole molecole, cioè il cristallo secco, l'attaccamento del solvente ad esso e la sua completa solvatazione, "dice il ricercatore.