I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno dimostrato che la natura idrofobica regolabile dei gel silossanici densi è fortemente correlata alla loro attività catalitica, dimostrando esplicitamente come molecole con diversa natura idrofobica a livello molecolare interagiscono diversamente con superfici di differente idrofobicità. Questa è anche la prima volta che un gel di silossano ha dimostrato di essere altamente efficace per la reazione degli eteri di silile, comunemente usato come agente protettivo.

Un materiale idrofobo è uno che respinge l'acqua. Esempi domestici includono rivestimenti per padelle antiaderenti e smartphone. L'idrofobicità gioca un ruolo fondamentale anche in natura, Per esempio, nei meccanismi con cui alcune piante e animali raccolgono acqua dall'atmosfera, e l'impaccamento del DNA nei cromosomi. Negli ultimi anni, è stato anche rivelato essere parte della funzione dei catalizzatori acidi, materiali acidi che possono accelerare le reazioni chimiche, ampiamente utilizzato nell'industria petrolchimica. Sebbene fosse ampiamente noto che una maggiore idrofobicità portava a una migliore catalisi, non era chiaro perché questo fosse il caso a causa della struttura porosa eterogenea dei catalizzatori più comuni.

Così, un gruppo di ricercatori guidati dal Dr. Hiroki Miura e dal Prof Tetsuya Shishido della Tokyo Metropolitan University ha studiato l'attività catalitica di un denso gel di silossani, una specie di gomma siliconica, con gruppi solfonici acidi attaccati. È importante sottolineare che questi gel possono essere ricoperti con quantità controllate sia di gruppi acidi che di gruppi metilici idrofobici, consentendo un controllo preciso dell'idrofobicità. Questi gel inoltre non sono porosi, presentando una superficie che è coperta in soli due gruppi chiave, consentendo una quantificazione più semplice ma più accurata dell'ambiente superficiale.

Il gruppo ha studiato la catalisi dell'idrolisi (rottura del legame con l'acqua) di alchil acetati, comunemente usato per la produzione di vernici, fragranze, e persino plastica; hanno scoperto che gli acetati con più, più code idrofobiche nella loro struttura molecolare hanno beneficiato di una maggiore catalisi con un rapporto solfo-metile inferiore. Anzi, meno molecole idrofobe sono state catalizzate in modo meno efficace a causa della minore disponibilità di gruppi solfo. Dimostrano chiaramente che l'affinità dell'acqua ai siti di catalisi può ostacolare l'approccio di diverse molecole; questo può essere sfruttato per progettare sia la selettività che l'aumento dell'attività.

Per di più, il catalizzatore silossanico è stato applicato alla deprotezione degli eteri sililici. Gli eteri di silile stanno proteggendo i gruppi, attaccati a gruppi che necessitano di essere protetti da reazioni indesiderate. Per renderli nuovamente disponibili, devono essere prontamente deprotetti. Il gruppo ha mostrato per la prima volta che i catalizzatori in gel di silossani sono altamente efficaci nel deproteggere gli eteri di silile, una fase di reazione chiave nelle reazioni comuni come la costruzione di nucleotidi artificiali (o DNA). Con una maggiore comprensione di come l'ambiente molecolare è legato al funzionamento, sperano che ulteriori miglioramenti chimici a questi catalizzatori possano aprire la strada a nuove funzioni e applicazioni.