Chimica

Chimica (16)


Un nuovo studio numerico, risultato di una collaborazione tra la Sapienza Università di Roma e la Princeton University, ha dimostrato per la prima volta l’esistenza di due diverse forme di acqua, ovvero di due distinte fasi liquide che a bassissime temperature si separano, galleggiando l’una sull’altra. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Science, apre nuove strade alla comprensione dei misteri legati al liquido della vita
Ogni liquido assume la forma del contenitore che lo accoglie. Sappiamo che è così perché riusciamo a osservarlo direttamente con i nostri occhi. Eppure questa affermazione vale solo a livello macroscopico. A livello molecolare infatti ogni liquido ha una forma propria determinata dalla posizione spaziale in cui si dispongono le molecole che lo compongono.

L'acqua, il liquido della vita, potrebbe invece essere differente e avere, non una, ma bensì due forme molecolari diverse: una forma in cui localmente ogni molecola è circondata da quattro altre molecole disposte con una geometria tetraedrica (ordinata) e con le quali forma dei legami particolarmente intensi (i legami idrogeno), e una in cui la struttura tetraedrica invece è significativamente distorta, ovvero una configurazione più disordinata, in cui alcune molecole formano solo tre o cinque legami idrogeno.


Dotare la materia solida della massima mobilità possibile, senza modificare la sua struttura e con l’uso di basse temperature, per poterla gestire e controllare più facilmente per nuove applicazioni.

Questo è il risultato della ricerca “Fast motion of molecular rotors in metal–organic framework struts at very low temperatures” coordinata da Piero Sozzani e Angiolina Comotti, docenti di Chimica macromolecolare, con il contributo di Jacopo Perego, Mattia Negroni e Charl Bezudenhout, assegnisti di ricerca, tutti afferenti al Dipartimento di Scienza dei materiali di Milano-Bicocca. La ricerca, realizzata in collaborazione con l’Università di Pavia, è appena stata pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature Chemistry.

Per la prima volta, il team di ricercatori ha sintetizzato un solido contenente rotori molecolari con una mobilità mai registrata prima, gestibile anche alle bassissime temperature (- 271°).

Dotare la materia di una dinamica interna pari a quella dei liquidi è un tema fondante della ricerca nel campo dei materiali. Molte funzioni ed applicazioni, sono infatti precluse per i sistemi rigidi e statici. Le proprietà dinamiche richieste devono però potersi stabilire senza sacrificare la solidità e robustezza del materiale nel suo insieme.


Un interruttore molecolare può “respirare”, cioè assorbire anidride carbonica e rilasciarla in maniera controllata, per essere riutilizzata o trasformata in prodotti di più alto valore aggiunto: è questo il risultato di un innovativo progetto internazionale realizzato dal gruppo di ricercatori guidato da Angiolina Comotti, professore ordinario presso il dipartimento di Scienza dei materiali dell’Università di Milano-Bicocca (www.mater.unimib.it), in collaborazione con il team del professor Sander Wezenberg e del Premio Nobel Ben Feringa dell’Università di Groningen.

Il progetto di ricerca, pubblicato sulla rivista Nature Chemistry (DOI: https://doi.org/10.1038/s41557-020-0493-5), nasce con l’intento di realizzare materiali che siano in grado di rispondere ad un nostro stimolo per eseguire una determinata azione. Come un comune interruttore comporta l’accensione di un apparato e permette di comandarlo, così l’interruttore molecolare (sulla scala nanometrica) deve essere sensibile al nostro comando per avviare un’azione utile.

Immagine del cristallo che cattura la luce

 


Come una foglia artificiale, un cristallo, in cui sono integrati motori molecolari e molecole fotosensibili, può catturare la luce e trasformarla in energia, utile a generare un moto rotatorio unidirezionale.

E’ questo il risultato dello studio condotto dal gruppo di ricercatori guidato da Angiolina Comotti, Professore Ordinario presso il Dipartimento di Scienza dei materiali dell’Università di Milano-Bicocca (www.mater.unimib.it), in collaborazione con il team del Professor Ben Feringa dell’Università di Groningen, Premio Nobel nel 2016 per la scoperta delle macchine molecolari.

La ricerca internazionale, pubblicata su “Journal of American Chemical Society” (doi.org/10.1021/jacs.0c03063), rappresenta un approccio innovativo poiché consente di attivare un motore molecolare, sfruttando una fonte di energia largamente disponibile, qual è la luce visibile. Si garantisce in questo modo un processo energeticamente sostenibile.



Lo studio, condotto da un team di ricerca del Consiglio nazionale delle ricerche (Ibe, Ismn), è pubblicato su Processes. Se saranno confermate le indagini preliminari sul ruolo di tali molecole contro il Covid-19, la metodologia per cavitazione idrodinamica sviluppata dal Cnr potrebbe renderle disponibili su vasta scala.

 Uno studio coordinato da ricercatori del Consiglio nazionale delle ricerche del HCT-Agrifood Laboratory dell’Istituto per la bioeconomia (Cnr-Ibe) e dell’Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati (Cnr-Ismn) - dal titolo “Review of Evidence Available on Hesperidin-Rich Products as Potential Tools against Covid-19 and Hydrodynamic Cavitation-Based Extraction as a Method of Increasing Their Production”- pubblicato dalla rivista Processes, oltre a passare in rassegna gli studi sul ruolo dei flavonoidi presenti nelle bucce degli agrumi rispetto all’insorgenza dell’infezione causata dal virus Sars-Cov-2 e delle sovra-reazioni del sistema immunitario, propone un metodo per la produzione su vasta scala di estratti liquidi e compresse ricche in esperidina, naringina e altri flavonoidi e oli essenziali degli agrumi.

Nuova scoperta nella materia soffice: mostrata la prima evidenza sperimentale di una transizione spontanea tra due vetri differenti. Lo studio dei ricercatori del Cnr in collaborazione con Sapienza, Iit ed Esrf di Grenoble è pubblicato su Nature Communications

I ricercatori del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) di Roma, in collaborazione con la Sapienza Università di Roma e Istituto italiano di tecnologia (Iit), hanno mostrato la prima evidenza sperimentale di una transizione spontanea tra due vetri differenti, dettata solo dal passare del tempo. Lo studio è pubblicato su 'Nature Communications'.“Abbiamo osservato la disposizione e il moto microscopico delle particelle nei due vetri”, spiega Roberta Angelini, ricercatrice dell’Istituto per i processi chimico-fisici (Ipcf-Cnr), “lavorando su una dispersione di argilla colloidale mediante tecniche spettroscopiche avanzate di raggi X con luce di sincrotrone, rese possibile grazie all’European Synchrotron Radiation Facility (Esrf) di Grenoble. Una maggiore comprensione della transizione e della natura delle interazioni tra i due vetri è poi emersa dal confronto tra i risultati sperimentali e le simulazioni portate avanti da Emanuela Zaccarelli, ricercatrice dell’Istituto dei sistemi complessi del Cnr, confermando a livello sperimentale l'esistenza, mai rilevata precedentemente, di una transizione spontanea tra due vetri differenti nella materia soffice”.

 

L’Università di Milano-Bicocca, in collaborazione con Pirelli Tyre, ha brevettato una nuova mescola per pneumatici arricchita con particelle di silice dalla forma allungata che permette di migliorare il rinforzo delle gomme, aumentandone il grip e migliorandone la durata e la resistenza all’abrasione. Lo studio è stato pubblicato su Soft Matter.

 

Milano, 16 giugno 2015 – Maggiore aderenza al suolo, più durata e sicurezza e minor consumo di carburante. Sono le caratteristiche della nuova mescola per pneumatici a base di nanoparticelle di silice allungata, sviluppata e brevettata dall’Università di Milano-Bicocca e da Pirelli.

La nuova mescola è frutto di uno studio di tre anni, al quale ha contribuito anche l’Università di Praga e realizzato nell’ambito delle attività del dottorato di ricerca in Scienza e Nanotecnologia dei Materiali dell’Ateneo milanese, parte del Consorzio CORIMAV, il Consorzio per le ricerche sui materiali avanzati, che unisce Milano-Bicocca a Pirelli.

 

10 dicembre 2003 - ore 11.00

Università "La Sapienza" - Aula Magna Rettorato - p.le Aldo Moro 5 - Roma

"Il disegno sintetico è una scienza ed un'arte allo stesso tempo: è come un balletto, in cui il coreografo si muove da una parte all'altra della scenografia per realizzare una sequenza di passi esteticamente affascinante". Con questa frase del prof. Kyriacos Costa Nicolaou si può descrivere il suo approccio alla chimica sintetica, con il quale egli ha radicalmente rinnovato la chimica terapeutica applicandola alla sintesi di molecole naturali con attività antitumorale, antibiotica e antipercolesterolemica (abbassamento del colesterolo). L'Università "La Sapienza" ha deciso di conferirgli la laurea honoris causa in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche per la creatività applicata al disegno e alla progettazione di nuovi farmaci.

L’emolliente largamente utilizzato in cosmesi e in medicina sarà prodotto con un processo innovativo, sostenibile ed economico. Lo hanno messo a punto i ricercatori chimici del Cnr e dell’Università canadese di Laval.

Creme idratanti, olii per bambini e detergenti per il viso hanno in comune un ingrediente: lo squalano. Un nuovo processo per la sua produzione è stato scoperto dai ricercatori dell’Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati (Ismn) del Cnr di Palermo, coordinati da Mario Pagliaro, in collaborazione con i colleghi dell’Università di Laval del Québec, diretti da Serge Kaliaguine. Lo squalene, dal quale poi si ottiene lo squalano, per decenni è stato ricavato dal fegato degli squali di profondità, ma attualmente si estrae anche dall’olio di oliva.

Uno studio biochimico dell’Ibbe-Cnr aiuta a comprendere come una molecola estratta dal tè verde contrasti lo stress ossidativo e riattivi le funzioni mitocondriali nei pazienti affetti da questa sindrome. Un importante avanzamento verso possibili applicazioni cliniche. I risultati della ricerca sono pubblicati su Biochimica et Biophysica Acta-Molecular Basis of Disease

 

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