Schema e un meccanismo proposto del processo di elettropolimerizzazione della 2-vinilpiridina. (A) Schema del processo di elettropolimerizzazione della 2-vinilpiridina (25). (B) Schema di un meccanismo proposto per la polimerizzazione enantioselettiva in presenza di elettroni spin-polarizzati. Dopo l'adsorbimento del primo monomero sull'elettrodo (giallo), un secondo monomero viene adsorbito nella configurazione pro-destro (A) o pro-mancino (B). Gli elettroni spin-polarizzati vengono trasferiti dall'elettrodo al complesso formato. Quale polarizzazione di spin viene iniettata dipende dalla direzione di magnetizzazione del substrato. Un elettrone con spin polarizzato (la sfera con una freccia) è preferito per la configurazione destrorsa e lo spin opposto è preferenzialmente trasferito per la struttura sinistrorsa. Il carbonio asimmetrico è indicato in verde. La polimerizzazione sequenziale continua e, di conseguenza, si formano strutture destrorse (A′) o mancine (B′). Non è stato possibile ottenere alcuna prova per la struttura secondaria del polimero. Credito:Progressi scientifici (2022). DOI:10.1126/sciadv.abq2727
Un team combinato di ricercatori del Weizmann Institute e dell'Israel Institute of Technology, entrambi in Israele, ha sviluppato un modo per creare un polimero chirale da monomeri achirali usando un campo magnetico come modo per allineare lo spin degli elettroni coinvolti in formazione di legami. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Science Advances , il gruppo ne descrive la tecnica e i possibili usi nella spintronica.
La creazione di molecole con proprietà di immagine speculare è importante in molti processi chimici:i prodotti farmaceutici sono forse uno dei più noti. Tali molecole hanno chiralità, il che significa che sono specchi di altre molecole che consentono un forte legame. Un'analogia sarebbe due mani premute l'una contro l'altra. La creazione di tali molecole tende ad essere un processo lungo e difficile. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno sviluppato un modo per semplificare il processo in un tipo di applicazione utilizzando i monomeri per creare un singolo polimero chirale.
Il lavoro del team ha comportato il posizionamento di una molecola di monomero su un elettrodo e l'alterazione della direzione del flusso di corrente al di sotto di essa come mezzo per controllare il campo magnetico sulla superficie dell'elettrodo in quanto sono stati aggiunti ulteriori monomeri. In questo modo è stato possibile controllare gli elettroni spin-polarizzati mentre venivano assorbiti nel corpo della molecola e ciò ha consentito di manipolare la forma del polimero mentre cresceva. Il risultato è stato un polimero chirale con una forma desiderata.
I ricercatori notano che sono stati in grado di mantenere la "manualità" di ogni nuovo stereocentro durante tutto il processo, sebbene riconoscano che tale controllo si è indebolito man mano che le catene polimeriche crescevano in lunghezza (il che le rendeva più distanti dall'elettrodo). Nonostante ciò, hanno scoperto di essere in grado di controllare l'azione a distanze fino a 100 nm.
L'uso della nuova tecnica, osservano i ricercatori, potrebbe consentire la produzione di polimeri chirali senza la necessità di catalizzatori chirali o addirittura di reagenti chirali, che in genere vengono scartati dopo che le reazioni sono complete, rappresentando una riduzione degli sprechi e dei costi. Suggeriscono che potrebbe anche aiutare a spiegare perché le molecole nelle creature viventi sono quasi tutte singole enantiomeri. + Esplora ulteriormente
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