Cubetti di ghiaccio e reazioni chimiche: la genialità della semplicità

La chimica dei social network è fatta di esplosioni, colori che cambiano repentinamente, fiamme, scoppiettii, porte dell’inferno ed esagerazioni varie. La chimica reale è invece spesso decisamente più lenta e sobria: ciò che in video può apparire grandioso è spesso un disastro dal punto di vista della ricerca. In molti casi siamo interessati alla lentezza: vogliamo che le reazioni procedano in maniera controllata, lentamente. Questo non solo per motivi di sicurezza, ma anche per ottenere un prodotto con le caratteristiche desiderate. Questo vale ancora a maggior ragione quando si parla della sintesi di nanomateriali, come le nanoparticelle che molti gruppi stanno studiando per il rilascio controllato di farmaci: in questi casi se tutte le condizioni di reazione non sono perfettamente controllate, compresa l’agitazione e la velocità di aggiunta dei reagenti, spesso i risultati ottenuti sono deludenti. Le particelle potrebbero avere forme e dimensioni completamente diverse l’una dall’altra, oppure essere tutte aggregate assieme o non formarsi proprio.

Qui entra il gioco il gruppo guidato da Hussain Naveed, che ha appena pubblicato un articolo sulla rivista Angewandte Chemie in cui viene mostrato come per ottenere questo rilascio graduale basta utilizzare un metodo “della nonna” imbarazzantemente semplice: congelare una delle due soluzioni dei reagenti in cubetti di ghiaccio e farli scogliere piano piano nell’altra, esattamente come farebbe un cubetto di ghiaccio in una bibitona da fast-food!

Per dimostrare l’efficacia del loro approccio, hanno provato a sintetizzare dei nanocristalli di argento per riduzione del nitrato di argento, AgNO3, con sodio boroidruro (NaBH4):

2 AgNO3 + 2 NaBH4 + 6 H2O à 2 Ag + 2 NaNO3 + 2 B(OH)3 + 7 H2

Senza entrare nei dettagli chimici, quello che ci interessa sapere è che se semplicemente mescolassimo le due soluzioni di reagenti assieme si formerebbe immediatamente un precipitato di argento metallico completamente amorfo, senza alcuna particolare caratteristica. Se vogliamo ottenere dei nanocristalli il più possibile monodispersi (cioè della stessa dimensione), è necessario che il nitrato di argento venga aggiunto molto lentamente sotto forte agitazioni. In questa maniera ogni nanocristallo si forma lontano dagli altri e non c’è pericolo che si “fondano assieme” durante la fase di formazione. L’idea dei ricercatori è stata quella di congelare il nitrato di argento in cubetti e aggiungerlo ad una soluzione gelida di NaBH4, sotto forte agitazione. In questa maniera sono riusciti a ottenere delle particelle con un diametro inferiore al nanometro, cioè formate solo da una lanciata di atomi di argento: un risultato eccellente!

Questo approccio è poi stato testato con risultati altrettanto validi con molti altri metalli.

I risultati promettono una serie di risvolti tecnologici di grande spessore. Le nanoparticelle metalliche sono infatti sono la lente di ingrandimento per numerose applicazioni diverse: come catalizzatori per la sintesi molecole complesse, anche di interesse farmaceutico, come catalizzatori all’interno delle marmitte catalitiche o per le future macchine a idrogeno, ma anche per alcune terapie innovative in ambito clinico, come nella terapia fototermica.

Informazioni su Giuseppe Alonci 81 Articoli
Chimico e appassionato di divulgazione scientifica. Sono un dottorando all'Università di Strasburgo, dove mi occupo di chimica dei materiali applicati alla biomedicina. Scrivo articoli divulgativi per diverse realtà web e gestisco il canale youtube "La Chimica per Tutti".
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