Finora i MOF, utili per lo stoccaggio di grandi quantità di gas, erano ottenibili solo per via sintetica a partire da derivati del petrolio
Un cucchiaio di zucchero, una presa di sale, una spruzzata di alcol… non è una ricetta di qualche cocktail, ma la lista dei componenti usati da alcuni ricercatori della Northwestern University a Evanston, in Illinois, e dell’Università della California a Los Angeles per creare una nuova classe di composti metallo organici (MOF) nanoporosi.
I MOF sono sostanze cristalline porose che presentano un’area superficiale molto estesa rispetto al volume e all’interno dei pori i MOF possono immagazzinare gas come l’idrogeno o il biossido di carbonio; inoltre, possono essere utilizzati per il filtraggio di sostanze, in processi di catalisi o per il trasporto mirato di sostanze farmacologicamente attive nell’organismo.
Gran parte dei MOF sono finora ottenuti da derivati del petrolio, ma Fraser Stoddart e collaboratori si sono proposti di sintetizzare dei MOF a partire da prodotti naturali. “Il problema è che i blocchi costitutivi di origine naturale non sono, in genere, simmetrici, e questa mancanza di simmetria tende a impedire una loro cristallizzazione in forme altamente ordinate e porose”, spiega Stoddart.
Come spiegano in un articolo pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie, la gamma-ciclodestrina ha però fornito la soluzione al problema: si tratta di uno zucchero, utilizzato in molti paesi come additivo alimentare, formato da otto oligosaccaridi che si dispongono naturalmente ad anello. Il secondo ingrediente del MOF è un sale di metallo alcalino che nella formula di Stoddard è rappresentato dal cloruro di sodio, il normale sale da cucina, o dal potassio benzoato, un conservante. Questi ingredienti vengono disciolti in acqua e poi fatti cristallizzare per diffusione di vapore con un alcol. “Questi ingredienti sono tutte sostanze che disponibili in grandi quantità a basso costo e in modo estremamente pure”, dice Stoddart.
I cristalli che si ottengono consistono di cubi formati da sei molecole di gamma-ciclodestrina legate fra loro nelle tre dimensioni da ioni potassio. I cubi sono perfettamente disposti in modo da formare un un materiale poroso: Si tratta di una disposizione finora sconosciuta. Il volume delle cavità rappresenta oltre il 54 per cento del solido”, osserva Stoddart.
Questo materiale nanoporoso ha il vantaggio di dissociarsi nel sui costituenti nell’acqua, ma di poter essere nuovamente ricristallizzato con alcol. Secondo Says Stoddart: “In questo modo il prodotto può essere facilmente degradato, riciclato e rigenerato”. (gg)
(02 settembre 2010)
