Ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando per sviluppare materiali efficienti per convertire la CO₂ in sostanze chimiche utilizzabili, un lavoro particolarmente urgente in vista del riscaldamento globale.

Un team dell'Università di Göttingen, in Germania, e dell'Ulsan National Institute for Science, in Corea del Sud, ha scoperto un approccio nuovo e promettente:le molecole cataliticamente attive sono nanoconfinate, il che significa che vengono messe in un ambiente che lascia pochissimo spazio per il singolo molecole:su una superficie che funge da fornitore di elettroni conduttivi.

Queste molecole promuovono reazioni chimiche specifiche. Tali sistemi ibridi utilizzano sia le proprietà delle molecole che le proprietà del substrato. I risultati sono stati pubblicati in Science Advances .

Il primo passo per il team è stato quello di depositare le molecole cataliticamente attive sotto forma di vapore sull'argento lucidato prima di esaminarle con un microscopio a tunneling a scansione ad alta risoluzione costruito a Gottinga. "Con nostro assoluto stupore, le molecole si dispongono, come per magia, in strutture a strato singolo quasi perfette sulla superficie", afferma Lucas Paul, Ph.D. studente, Università di Göttingen e coautore dello studio.

"Oltre all'imaging delle singole molecole, l'energia degli elettroni iniettati può essere regolata in modo così preciso nel microscopio a effetto tunnel che le reazioni chimiche possono essere indotte e osservate in una singola molecola", spiega il fisico professor Martin Wenderoth. Wenderoth ha guidato il progetto insieme al chimico professor Inke Siewert, presso il Centro di ricerca collaborativa 1073 "Atomic Scale Control of Energy Conversion" dell'Università di Gottinga. Siewert aggiunge che "sono in grado di rompere in modo molto preciso i singoli legami chimici".

I ricercatori mostrano che le molecole particolarmente densamente impaccate sulla superficie hanno proprietà chimiche alterate. Pertanto, esclusivamente per le molecole "intrappolate" il legame può essere rotto e successivamente anche ripristinato, poiché la parte separata della molecola può allontanarsi solo leggermente dal resto della molecola. "Questo mostra come la mancanza di spazio, a livello atomico, può essere utilizzata per manipolare le reazioni chimiche", afferma il primo autore Ole Bunjes, dell'Università di Göttingen.

Il team di ricerca vuole che i loro esperimenti contribuiscano allo sviluppo di sistemi di superficie molecolare efficienti con proprietà determinate con precisione. Inoltre, vogliono indagare se il loro nuovo sistema è adatto come memoria di dati molecolari. + Esplora ulteriormente

Gli impulsi provenienti da una punta affilata di un atomo consentono ai ricercatori di rompere e formare legami chimici a piacimento