Evoluzione della formazione del colorante in 48 ore di tempo di reazione, dopo aver sciolto uguale quantità di solido in uguale quantità di solvente. Credito:Università di Aalto/Sandra Kaabel
Le ftalocianine sono utilizzate nella produzione di energia rinnovabile, nel rilevamento, nella nanomedicina e altro ancora. I ricercatori dell'Università di Aalto hanno dimostrato come il colorante può essere prodotto in un modo più ecologico che riduce al minimo i solventi organici altobollenti, utilizzando invece la sintesi allo stato solido.
I coloranti organici (contenenti carbonio) hanno ruoli importanti in natura. Ad esempio, sono responsabili del trasporto di ossigeno e altri gas nel corpo (come parte dell'emoglobina) e della conversione dell'energia solare in energia chimica nella fotosintesi (clorofilla).
Una classe di coloranti organici artificiali sono le ftalocianine, che sono ampiamente applicate nei processi industriali, nel rilevamento, nella nanomedicina, nelle celle solari e in altra optoelettronica. Tuttavia, la produzione di ftalocianine non è priva di problemi, afferma Eduardo Anaya, Aalto University Academy Research Fellow e uno dei principali autori del nuovo studio.
"Le ftalocianine sono prodotte utilizzando molti solventi come il dimetilamminoetanolo (DMAE). È corrosivo, infiammabile, bioattivo e dannoso per l'ambiente."
Anaya e colleghi dell'Università di Aalto hanno dimostrato come le ftalocianine possono essere prodotte in un modo più rispettoso dell'ambiente con la sintesi allo stato solido. La loro ricerca, pubblicata sulla rivista Angewandte Chemie International Edition , è stato classificato come "carta calda".
L'industria nella sola Unione Europea utilizza 10.000 tonnellate di DMAE all'anno per molti processi diversi. In questo nuovo metodo introdotto dai ricercatori di Aalto, la quantità di solvente viene ridotta di oltre il 99%, afferma la ricercatrice post-dottorato Sandra Kaabel, un altro dei principali autori.
Il team di ricerca ha utilizzato il ftalonitrile come materiale di partenza, un composto organico comunemente usato nella produzione di coloranti. È stato prima lavorato con alcune gocce di DMAE e una dima di zinco mediante macinazione a sfere, dopodiché la miscela di reazione solida è stata invecchiata in stufa a 55°C per una settimana, oppure a 100°C per 48 ore.
"È stato affascinante vedere come il colore è passato dal bianco, al verde, e poi si è trasformato in un blu intenso nel forno:potevi vedere con i tuoi occhi come funziona il metodo", afferma Kaabel. "Con i metodi allo stato solido possiamo produrre sostanze chimiche senza dover dissolvere i componenti della reazione."
Prodotto finale grezzo come ottenuto dopo la sintesi allo stato solido. Credito:Università di Aalto/Sandra Kaabel
Nel metodo tradizionale, un solvente viene riscaldato tra 160 e 250°C e la resa complessiva è piuttosto bassa in relazione ai materiali e al tempo impiegato. Il metodo ecologico sviluppato dai ricercatori di Aalto ha quadruplicato la resa spazio-temporale rimuovendo la maggior parte del solvente ed effettuando le reazioni a una temperatura più bassa.
Esempio dalla natura, idea preparata davanti al caffè
La struttura molecolare della ftalocianina la rende adattabile a un'ampia gamma di applicazioni.
"La natura è fonte di ispirazione, avendo creato colori organici per molti scopi diversi nel corso di milioni di anni", afferma Anaya. "Possiamo catturarli così come sono e utilizzare i colori nella fotosintesi artificiale per produrre energia, ad esempio, o portare idee ancora più lontano."
Le idee per nuove soluzioni di biomateriali vengono perfezionate presso FinnCERES, un centro di competenza condiviso dall'Università di Aalto e dal Centro di ricerca tecnica VTT della Finlandia. Il gruppo di ricerca sta lavorando nell'ambito del progetto FinnCERES noto come SolarSafe per sviluppare materiale cellulosico autosterilizzante attraverso una reazione avviata da un colorante e una luce e che potrebbe essere applicato in biomedicina.
Tali nuove idee nascono attraverso incontri, sia all'interno che all'esterno del laboratorio.
"L'idea per il nostro nuovo modo di produrre coloranti è nata anche dal nostro brainstorming nella sala del caffè, e poi abbiamo appena iniziato a sperimentare", afferma Daniel Langerreiter, il primo autore e un dottorato di ricerca. studente nel gruppo. + Esplora ulteriormente
