Scienziati dell’Università Ca’ Foscari Venezia hanno dimostrato per la prima volta la possibilità di innescare reazioni chimiche illuminando nanoparticelle di carbonio di origine naturale, aprendo la strada a nuove scoperte e applicazioni nel campo della chimica verde. Il risultato è stato pubblicato dalla prestigiosa rivista scientifica Green Chemistry, edita dalla Royal Society of Chemistry.
Protagonisti sono i carbon dots, nanoparticelle di carbonio, note per proprietà come la luminescenza e per questo studiate in medicina nella diagnostica per immagini e come vettori per farmaci. Il team cafoscarino è riuscito a sfruttare la luminescenza per attivare reazioni di chimica organica partendo da particelle ottenute da acido citrico, un composto naturalmente abbondante negli agrumi, che si candida quindi a sostituire metalli rari, tossici, costosi ed inquinanti oggi utilizzati dall’industria.
“Una molecola è fotoluminescente quando, eccitata con una determinata radiazione elettromagnetica, emette poi 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 – spiega Alvise Perosa, professore di Chimica organica al Dipartimento di Scienze Molecolari e Nanosistemi – 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”.
“Per la prima volta la corrente generata illuminando i carbon dots è stata usata per una reazione organica – aggiunge Emanuele Amadio, coautore dello studio come assegnista di ricerca di Ca’ Foscari – ci siamo riusciti dopo due anni di lavoro dalla prima intuizione”.
Rendere sempre più green questo processo significa ora procurarsi la materia prima (come acido citrico e glucosio) direttamente dagli scarti alimentari e non dall’energivora sintesi industriale. “La ricerca continua con l’obiettivo di promuovere l’economia circolare – spiega Perosa – che significa produrre carbon dots da materie prime naturali e rinnovabili, meglio se di scarto”.
Il Green Organic Synthesis Team di Ca’ Foscari guidato da Maurizio Selva e Alvise Perosa sta attualmente sperimentando la possibilità di estrarre carbon dots dalle squame del pesce o dai carapaci dei crostacei, tra i principali rifiuti dell’industria ittica. Su questo progetto, avviato lo scorso anno dal professor Selva in collaborazione con il collega Thomas Maschmeyer dell’Università di Sydney, è impegnata Carlotta Campalani, dottoranda in Chimica, che spiega: “Data la composizione chimica delle squame di pesce, ricche di azoto, puntiamo a ricavare carbon dots altamente luminescenti”.
I carbon dots sono nanoparticelle di carbonio note per la proprietà della luminescenza, non tossiche e biocompatibili, stabili e solubili in acqua, economiche da produrre e la loro sintesi richiede solo materia prima ed acqua, quindi non prevede l’utilizzo di solventi dannosi per l’uomo e per l’ambiente.
L’articolo: “Carbon dots as photocatalysts for organic synthesis: metal-free methylene–oxygen-bond photocleavage”, Green Chemistry
Simone Cailotto, Matteo Negrato, Salvatore Daniele, Rafael Luque, Maurizio Selva, Emanuele Amadio, Alvise Perosa
