Un gruppo di scienziati dell’Università Ca’ Foscari di Venezia ha dimostrato la possibilità di innescare reazioni chimiche illuminando nanoparticelle di carbonio di origine naturale, non tossiche ed economiche.
Il gruppo di ricerca Green Organic Synthesis Team (GOST) dell’Università di Venezia, guidato da Alvise Perosa e Maurizio Selva, è riuscito a dimostrare come si possano innescare reazioni chimiche illuminando nanoparticelle di carbonio (carbon dots) di origine naturale. Un processo che spiana la strada a future applicazioni nel campo della “chimica green”. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista scientifica britannica “Green Chemistry”, edita dalla Royal Society of Chemistry.
I carbon dots
I carbon dots (CD) sono una nuova classe di nanomateriali di carbonio dotati di eccellenti caratteristiche optoelettroniche (ovvero la capacità di trasformare un particolare tipo di segnale elettrico in un segnale ottico – dello spettro elettromagnetico – e viceversa) e si possono estrarre in soluzione acquosa, dunque utilizzando il solvente più “green” in assoluto, senza ricorrere a solventi organici.
La principale e più interessante proprietà dei CD è la luminescenza (per questo motivo vengono studiati in medicina nella diagnostica per immagini e come vettori per farmaci). Inoltre, si tratta di molecole di facile reperibilità, trattandosi di materiale di scarto che svolge il ruolo di catalizzatore, sostituendo i tradizionali metalli che sono più tossici e più costosi. Dalla scoperta dei CD nel 2004, numerosi ricercatori, affascinati dalle proprietà uniche di questi materiali, si sono dedicati al loro studio per comprenderne meglio i comportamenti e scoprirne le possibili applicazioni.
Il lavoro del gruppo di ricerca GOST
Il professor Alvise Perosa, titolare della cattedra di Chimica organica al Dipartimento di Scienze Molecolari e Nanosistemi, ha dichiarato al giornalista Enrico Costa di CFNews (sezione del sito web dell’Università Ca’ Foscari di Venezia): “Una molecola è fotoluminescente quando, eccitata con una determinata radiazione elettromagnetica, emette a una lunghezza d’onda diversa, per esempio nel campo dell’UV o del visibile con colori che vanno dal blu al giallo, fino al rosso. Ci siamo chiesti se fosse possibile, illuminando i carbon dots alla giusta frequenza, sfruttare l’energia emessa per innescare reazioni, cioè usare quelle particelle come fotocatalizzatori. Abbiamo dimostrato che questo è possibile ed è una buona notizia per la transizione alla chimica verde”.
Il gruppo di ricerca, in seguito a un lavoro durato due anni, è riuscito così a sfruttare la luminescenza per attivare reazioni di chimica organica partendo da particelle estratte dall’acido citrico. Quest’ultimo è presente negli agrumi e potrebbe essere impiegato al posto dei metalli, costosi e maggiormente inquinanti, che vengono comunemente utilizzati oggi.
I possibili obiettivi della ricerca
Al momento è in atto una sperimentazione per estrarre le nanoparticelle di carbonio dalle squame di pesce o dai carapaci dei crostacei, che sono i principali scarti dell’industria ittica e sono ricchi di azoto, quindi caratterizzati da un elevato livello di luminescenza. Si tratta di un nuovo progetto sviluppato dal professor Selva in collaborazione con il professor Thomas Maschmeyer dell’Università di Sydney.
In definitiva, i carbon dots hanno dimostrato di essere promettenti nanomateriali a base biologica luminescente che possono essere usati come alternative sostenibili ed economiche ai classici fotocatalizzatori a base metallica: biocompatibili, stabili e solubili in acqua, non tossici o dannosi per l’uomo o per l’ambiente. L’obiettivo adesso è rendere sempre più “green” questo processo, cercando di procurarsi la materia prima (acido citrico e glucosio) direttamente dagli scarti alimentari e non dalla sintesi industriale.
Sicuramente, nel prossimo futuro si potranno vedere gli ulteriori progressi di questa scoperta e le sue interessanti applicazioni.
