Il sistema periodico contiene 118 elementi chimici. Però, solo alcuni di loro, come l'idrogeno, carbonio, azoto, ossigeno e silicio, sono di grande importanza nella nostra vita quotidiana. Ma le cose diventano davvero eccitanti da un punto di vista chimico quando sono coinvolti elementi meno conosciuti. Un gruppo di ricerca internazionale dalla Germania e dalla Finlandia ha scoperto strutture molecolari sorprendenti e belle quando, invece di ossigeno o zolfo, hanno usato l'elemento tellurio, che ha un peso diverso, in molecole di idrocarburi a forma di anello. Questi composti si distinguono per il fatto che sono disposti nel cristallo a formare tubi altamente simmetrici che interagiscono tra loro tramite gli atomi di tellurio.

Gli anelli molecolari sono disposti in tubi

Il tellurio semiconduttore ha proprietà chimiche simili agli elementi "correlati" zolfo e selenio. Non sorprende quindi che gli idrocarburi a forma di anello, in cui il team ha specificamente incorporato atomi di tellurio, si comportano anche in modo simile ai corrispondenti composti noti che contengono zolfo o selenio, almeno quando sono disciolti. Il tellurio occupa tuttavia una posizione speciale.

"Succede qualcosa di speciale quando queste sostanze formano dei cristalli, " dice il Prof. Wolfgang Weigand della Friedrich Schiller University Jena, uno dei due autori corrispondenti della pubblicazione in corso su questo argomento. "Si formano quindi tubi virtualmente infinitamente lunghi, in cui le molecole a forma di anello sono tenute insieme dagli atomi di tellurio. Ciò accade a causa di un'interazione intermolecolare insolitamente forte. Di conseguenza, si creano strutture molto interessanti, che possiamo osservare qui." Strutture simili sono già note in chimica, per esempio quelle chiamate strutture metallo-organiche. "In contrasto con quelli, però, i nostri composti non sono polimeri di coordinazione, " spiega Weigand. "Pertanto, si comportano diversamente. Questo può essere visto, Per esempio, nel fatto che producono queste forme supramolecolari solo come cristalli e non quando si dissolvono." Tuttavia, i primi risultati sperimentali mostrano che l'ossigeno atmosferico può ossidare gli atomi di tellurio e quindi collegarli insieme per formare composti impilati.

Un nuovo modo di immagazzinare gas?

Il gruppo di ricerca tedesco-finlandese ha scoperto che, grazie alle loro speciali cavità, questi composti di tellurio in forma solida hanno una superficie estremamente ampia di quasi 1000 metri quadrati per grammo, o circa due campi da basket e mezzo. "In linea di principio è concepibile che i gas, come l'anidride carbonica, potrebbe essere catturato in queste cavità, " dice Wolfgang Weigand. "Tuttavia, era importante per noi prima di tutto esplorare e studiare questi eccitanti composti." Sono necessarie ulteriori ricerche prima che le applicazioni pratiche possano diventare possibili.

"Questa ricerca non sarebbe stata possibile senza il programma Erasmus dell'UE, " aggiunge il chimico di Jena Weigand. "L'idea per questo lavoro è venuta originariamente dal mio ex dottorando, Dott. Tobias Niksch, a Jena, e attraverso un soggiorno come visiting scientist presso l'Università di Oulu in Finlandia dal mio ex studente del Master, Marko Rodewald, nel gruppo guidato dal Prof. Risto Laitinen. Abbiamo un ottimo rapporto con l'università da 15 anni e pubblichiamo spesso insieme i risultati delle ricerche. E i calcoli teorici in questo articolo sono stati fatti da uno degli ex dottorandi di Risto Laitinen, che ora sta facendo ricerca presso l'Università di Jyväskylä in Finlandia. Questo documento mostra quindi quanto siano importanti gli scambi e il networking per il progresso scientifico. Non vedo l'ora di fare ulteriori ricerche su queste interessanti strutture con i nostri colleghi finlandesi".