La produzione di sostanze chimiche richiede normalmente solventi dannosi per l'ambiente. Dopo che il gruppo di ricerca di Miriam Unterlass, professoressa di chimica dello stato solido all'Università di Costanza, ha prodotto per la prima volta sostanze organiche prive di sostanze nocive riscaldandole in acqua calda, i ricercatori possono ora ottenere un altro successo:attraverso la sintesi idrotermale, è riuscito a formare e combinare insieme sostanze organiche e inorganiche nello stesso recipiente di reazione, in particolare un solido inorganico che racchiude molecole di colorante organico. Quando esposto alla luce, che è in generale la risorsa energetica più ecologica, il materiale ibrido funziona come un catalizzatore, cioè un fotocatalizzatore. Poiché il fotocatalizzatore è un solido, può essere utilizzato più volte.

Lo studio è stato recentemente pubblicato online dal Journal of Materials Chemistry A .

La sintesi idrotermale, ovvero la produzione di materiali sotto pressione in acqua calda, è copiata dalla natura. Nei serbatoi di acqua calda sotterranei, ad esempio, i cristalli di rocca si formano quando gli atomi disciolti nell'acqua calda reagiscono tra loro, formando prima molecole e poi cristalli. Allo stesso modo, le molecole inorganiche possono essere prodotte in chimica sintetica e, come descritto in uno studio sul processo ecologico nella sintesi di sostanze organiche del 2021 di Miriam Unterlass, anche molecole organiche senza solventi tossici.

Sinergia ecologica di entrambi i processi

Una sinergia ecologica di entrambi i metodi nasce dai risultati attuali, in cui la prima autrice, la dott.ssa Hipassia Moura, ricercatrice post-dottorato nel team di Miriam Unterlass, gioca un ruolo importante. Miriam Unterlass afferma:"Nel nostro lavoro dimostriamo che è possibile formare contemporaneamente sostanze inorganiche e organiche nell'"acqua calda" e che ne esce qualcosa di utile."

Il fatto che il materiale ibrido possa essere prodotto completamente senza solventi tossici è tanto più notevole perché il team di ricerca del chimico lavora con molecole coloranti che normalmente richiedono sostanze chimiche altamente tossiche per la loro sintesi. Il nucleo della nuova sostanza, che è stata creata in acqua calda, è formato da molecole coloranti che esistono in soluzione, mentre il materiale che le circonda ha le proprietà di un solido. Il risultato è un solido che si comporta come una soluzione in termini di proprietà ottiche.

Catalizzatore riutilizzabile

I coloranti come soluzioni hanno proprietà molto specifiche. Le molecole coloranti utilizzate dal team di ricerca di Miriam Unterlass sono in grado di assorbire la luce e quindi catalizzare le reazioni. Questo processo è simile alla fotosintesi nelle piante, dove sono anche i pigmenti ad assorbire la luce necessaria per la fotosintesi. A differenza di una soluzione che deve essere scartata dopo l'uso, il materiale ibrido ha l'ulteriore vantaggio di poter essere utilizzato più e più volte come catalizzatore, perché è come un solido all'esterno.

Gli obiettivi specifici per l'applicazione del team di ricerca sono piccole molecole organiche che svolgono un ruolo nei prodotti farmaceutici. In linea di principio, tuttavia, il metodo è rilevante per varie reazioni chimiche e quindi per la produzione di innumerevoli prodotti sintetici. E mentre l'acqua deve ancora essere riscaldata per la sintesi del materiale ibrido, per l'effetto catalitico è necessaria solo l'energia luminosa. "La luce è la migliore risorsa che abbiamo. La luce non può essere esaurita", afferma Miriam Unterlass. + Esplora ulteriormente

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