Un team di scienziati del King’s College di Londra ha identificato una nuova forma di alluminio, uno dei metalli più abbondanti sulla Terra, che potrebbe offrire un’alternativa molto meno costosa e più sostenibile ai metalli delle terre rare, ampiamente utilizzati.
Guidati dalla dottoressa Clare Bakewell, docente senior presso il Dipartimento di Chimica, i ricercatori hanno creato molecole di alluminio altamente reattive, capaci di rompere alcuni dei legami chimici più forti. I loro risultati, pubblicati su Nature Communications , rivelano anche strutture molecolari completamente nuove, aprendo la strada a tipi di comportamento chimico finora sconosciuti.
Scoperta di una struttura in alluminio unica
I ricercatori hanno riportato il primo esempio noto di ciclotrialumano, un composto formato da tre atomi di alluminio disposti in una struttura trimerica, ovvero triangolare. Questa configurazione insolita mostra una reattività notevole. È importante sottolineare che la struttura rimane intatta anche quando disciolta in diverse soluzioni, conferendole la stabilità necessaria per una varietà di reazioni chimiche.
Queste reazioni includono la scissione dell’idrogeno molecolare e consentono l’inserimento graduale e la crescita della catena dell’etene, un semplice idrocarburo a due atomi di carbonio. Tali capacità evidenziano il potenziale del composto per la costruzione di molecole più complesse.
Sostituzione dei metalli costosi e rari
I metalli svolgono un ruolo centrale nella produzione di sostanze chimiche, sia di uso quotidiano che specializzate, utilizzate in diversi settori industriali. Molti di questi processi si basano su metalli preziosi come il platino, che sono costosi e la cui estrazione può avere un impatto ambientale significativo.
Gli scienziati sono alla ricerca di alternative più facili da ottenere e più sostenibili. La dottoressa Clare Bakewell ha spiegato: “I metalli di transizione sono i pilastri della sintesi chimica e della catalisi, ma molti dei più utili stanno diventando sempre più difficili da reperire ed estrarre, spesso perché si trovano in regioni politicamente instabili, il che ne aumenta la domanda e il prezzo.
“I chimici si sono concentrati sugli elementi più comuni della tavola periodica e abbiamo scelto l’alluminio, poiché è estremamente abbondante, il che lo rende circa 20.000 volte meno costoso dei metalli preziosi come il platino e il palladio.”
Ampliare le possibilità della chimica dell’alluminio
Oltre a progettare composti di alluminio da utilizzare nella sintesi chimica, il team sta scoprendo reazioni completamente nuove.
Il dottor Bakewell ha affermato: “La particolarità di questo lavoro è che stiamo spingendo al limite le conoscenze chimiche. L’aspetto più entusiasmante è che possiamo utilizzare questo trimero di alluminio per costruire composti completamente nuovi con livelli di reattività mai osservati prima, tra cui gli anelli di alluminio e carbonio a 5 e 7 membri formati dalla reazione con l’etene. Queste capacità vanno oltre i metalli di transizione che inizialmente cercavamo di imitare, e si collocano all’avanguardia della ricerca chimica.”
Questa chimica emergente potrebbe consentire agli scienziati di sviluppare nuovi tipi di reazioni o di assemblare strutture molecolari più grandi con proprietà distintive, portando potenzialmente a nuovi materiali e prodotti.
Verso una produzione chimica più pulita ed economica
Bakewell ha sottolineato che la ricerca è ancora nelle sue fasi iniziali, ma si dimostra molto promettente.
Ha detto: “Siamo ancora in una fase esplorativa e siamo solo all’inizio dello sviluppo delle potenzialità di questi materiali abbondanti sulla Terra.
“Ma da quanto abbiamo già visto, questa chimica potrebbe favorire una transizione verso una produzione chimica più pulita, più ecologica e più economica, consentendo al contempo nuove scoperte.”
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