Nel dentifricio, Teflon, LED e farmaci, il fluoro elementare mostra il suo valore, ma è altamente tossico. I tentativi di determinare la struttura cristallina del fluoro solido utilizzando i raggi X si sono conclusi con esplosioni 50 anni fa. Un team di ricerca ha ora chiarito l'effettiva struttura del fluoro utilizzando neutroni della Heinz Maier Leibnitz Research Neutron Source (FRM II).

Nel primo tentativo di determinare le distanze atomiche del fluoro solido nel 1968, un gruppo di ricerca negli Stati Uniti ha utilizzato i raggi X. Un compito difficile, perché il fluoro diventa solido solo a circa -220 °C. E il raffreddamento dell'elemento aggressivo ha provocato esplosioni. Il premio Nobel Linus Pauling era scettico sui risultati, e nel 1970, proposto un modello strutturale alternativo senza fornire la prova sperimentale. Per 50 anni, nessun altro chimico si azzardò ad assumersi il delicato compito.

Utilizzando neutroni dalla fonte di neutroni di ricerca Heinz Maier-Leibnitz a Garching, scienziati dell'Università di Marburgo, l'Università Tecnica di Monaco (TUM) e l'Università Aalto in Finlandia hanno finalmente chiarito la struttura.

Neutroni:le sonde ideali

I neutroni sono particolarmente adatti per localizzare atomi di fluoro con elevata precisione. Poiché possono penetrare anche in contenitori per campioni con pareti spesse, i neutroni hanno fornito il metodo di scelta per il professor Florian Kraus e il suo team a Marburg. Hanno usato il diffrattometro da polvere SPODI presso l'FRM II con lo scienziato TUM Dr. Markus Hölzel e i suoi colleghi.

Per le loro indagini, i ricercatori hanno implementato una speciale configurazione di misurazione per studiare il fluoro a temperature molto basse. A tal fine, hanno utilizzato materiali particolarmente resistenti al fluoro e garantiscono una manipolazione sicura.

"Misurazioni estremamente precise con neutroni sono importanti per facilitare i calcoli per un'ampia varietà di applicazioni, " dice Florian Kraus. "Per altri elementi, strutture cristalline di alta precisione sono disponibili da anni. La struttura cristallina dell'ossigeno, Per esempio, è stato studiato 35 volte e il carbonio 108 volte."

Ma il fluoro è anche una parte essenziale della vita quotidiana. Tra l'altro, i fluoruri sono usati come additivi per il dentifricio. Sono utilizzati nelle lampadine a LED per trasformare la luce LED fredda in un bianco caldo. I composti del fluoro vengono anche aggiunti a molti prodotti farmaceutici per aumentarne l'efficacia.

Le misurazioni dei neutroni confermano i sospetti del premio Nobel

Anche se i risultati delle misurazioni degli anni '60 non erano precisi, Florian Kraus è stato comunque piuttosto sorpreso dalla grande differenza:"Utilizzando misurazioni di neutroni, siamo stati in grado di risolvere la distanza atomica del 70% in modo più accurato, " dice il chimico. "E la struttura cristallina mostra che il premio Nobel Linus Pauling era azzeccato con i suoi dubbi".