Credito:Wiley
Diciamo spesso che un substrato si inserisce nel suo enzima come una chiave in una serratura, ma questa metafora è imperfetta. Il legame con il substrato può anche modificare il blocco (la struttura dell'enzima) per indurre un adattamento perfetto. Nel diario Angewandte Chemie , un team internazionale di ricercatori ha ora introdotto un metodo non biologico, materiale cristallino che dimostra un comportamento di legame indotto quando assorbe in modo altamente selettivo acetilene (C 2 h 2 ) nei suoi pori.
Un effetto di adattamento indotto imitato dalla natura potrebbe essere utile per aumentare la selettività dei materiali cristallini porosi e per gestire meglio processi di separazione difficili o separazioni di gas, Per esempio. I candidati promettenti includono materiali costituiti da singole molecole di collegamento organiche e/o inorganiche e ioni metallici come nodi. Questi potrebbero essere strutture metallo-organiche (MOF) o materiali ibridi ultramicroporosi (HUM), che sono morbidi (meno rigidi) rispetto ai classici materiali porosi come le zeoliti.
Un team guidato da Susumu Kitagawa e Michael J. Zaworotko ha ora sviluppato un nuovo tipo di HUM morbido che può modificare i suoi pori per consentire alle molecole di acetilene di inserirsi perfettamente in essi. Il materiale, chiamato sql-SIFSIX-bpe-Zn, lega l'acetilene con una forza insolita e consente una separazione altamente selettiva dell'acetilene dall'etilene (C 2 h 4 ), o anidride carbonica (CO 2 ).
L'acetilene altamente puro è una materia prima importante per l'industria chimica, anche nella produzione di materie plastiche, così come la microelettronica. Gli attuali processi di produzione dell'acetilene producono impurità, come etilene e anidride carbonica, che sono difficili e richiedono molta energia da rimuovere. Il nuovo adsorbente a adattamento indotto "riconosce" l'acetilene specificamente come sua molecola ospite e altera la sua struttura in modo reversibile per formare cavità strette con interazioni forti e un'elevata energia di legame per l'ospite.
Questo nuovo HUM sviluppato dal gruppo di ricerca dell'Università di Limerick (Irlanda), Università di Kyoto (Giappone), Università di Stellenbosch (Sud Africa), e la University of South Florida (Tampa, U.S.) ha una struttura flessibile composta da anioni esafluorosilicato, molecole di collegamento organiche flessibili, e ioni zinco ai nodi. Come determinato da una varietà di metodi analitici e modelli informatici, le trasformazioni osservate in presenza di acetilene derivano principalmente dalle interazioni dell'acetilene con gli anioni inorganici. Ciò differisce da altri esempi precedentemente noti di adattamento indotto. Si prevede che questo adsorbente avrà un'elevata efficienza di separazione e un basso fabbisogno energetico per la rigenerazione.
Sulla base delle conoscenze acquisite, il team spera di sviluppare ulteriori materiali di adattamento indotto per altri tipi di molecole ospiti difficili da separare.
