Immagine della struttura organica del legame idrogeno creata CPHATN-(TCB) (a sinistra), e la sua versione attivata, CPHATN-1a (a destra). Credito:Hisaki I. et al., Strutture organiche legate all'idrogeno reattive agli acidi, Giornale della Società Chimica Americana , 7 gennaio 2019
Un team di ricerca guidato dall'Università di Hokkaido in Giappone ha costruito un materiale poroso che è molto stabile e cambia colore quando esposto al vapore acido. Si ritiene che questo sia il primo caso segnalato di una struttura organica legata all'idrogeno che cambia colore in risposta all'acido. I risultati sono descritti nel Giornale della Società Chimica Americana .
I chimici stanno lavorando per sviluppare materiali porosi costituiti da molecole organiche che hanno strutture con aperture ben definite in grado di separare e immagazzinare i gas. Tali materiali possono essere utilizzati anche in dispositivi elettronici e sensori.
In particolare, i ricercatori stanno studiando come realizzare materiali utilizzando molecole legate tra loro da legami a idrogeno, note come strutture organiche a legame idrogeno (HOF). Gli HOF sono altamente cristallini, flessibile, e rigenerabile, che li rendono candidati attraenti. Ma possono anche essere fragili e sgretolarsi.
Ichiro Hisaki, un chimico presso l'Istituto di ricerca per la scienza elettronica dell'Università di Hokkaido, insieme ad Anderrazzak Douhal, un fotofisico presso l'Università di Castilla La Mancha, La Spagna e i loro colleghi hanno sviluppato una struttura a forma esagonale, chiamato CPHATN-1a, e ha trovato un attributo sorprendente:cambia colore dal giallo al bruno-rossastro quando esposto a una soluzione acida o a vapore acido. Quando la soluzione acida o il vapore vengono rimossi, sia per riscaldamento che per evaporazione ambientale, l'HOF è tornato al suo colore giallo originale.
Il CPHATN-1a appena creato mostrato nel suo stato originale con un colore giallo (a sinistra). Dopo essere stato esposto a una soluzione acida, il composto ha cambiato il suo colore in rosso scuro (al centro), tornando al suo colore originale dopo che la soluzione si è dissipata (a destra). Credito:Hisaki I. et al., Strutture organiche legate all'idrogeno reattive agli acidi, Giornale della Società Chimica Americana , 7 gennaio 2019
I ricercatori hanno determinato che il cambiamento di colore è causato dall'aggiunta di protoni agli atomi di azoto all'interno del composto, che sposta lo spettro della luce assorbita.
Ulteriori test hanno rivelato che CPHATN-1a è estremamente stabile, mantenendo la sua struttura porosa a temperature di almeno 633 Kelvin (359 C). Il materiale robusto resiste anche al riscaldamento, comuni solventi organici, compreso il cloroformio, etanolo e acqua, mantenendo la sua struttura piuttosto che dissolversi o rompersi.
"I risultati attuali aprirebbero una porta per sviluppare nuovi materiali porosi con reattività agli stimoli, " fanno notare i ricercatori. "Questi potrebbero essere utilizzati nella creazione di nuovi sensori o verso la visualizzazione di piccole reazioni chimiche".
