Cerdanyola del Vallès, 12 de maig de 2021. Investigadors del grup de recerca QBIS-CAT de la Universitat de Girona (UdG), de l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) i de l'Institut de Química Orgànica I de la Universitat de l'Ulm han desenvolupat, amb el suport del Sincrotró ALBA, una metodologia innovadora per sintetitzar ful·lerens.
Els ful·lerens són espècies químiques úniques. La seva estructura és la d'una pilota de futbol amb àtoms de carboni en els vèrtex de la pilota. Les cèl·lules solars orgàniques d'última generació utilitzen formes específicament funcionalitzades i atrapades en "nanogànies" d'aquestes pilotes de futbol moleculars com a transportadors de càrrega. Fins ara, la producció de ful·lerens funcionalitzats amb alt rendiment ha estat molt difícil a causa de la formació d'un gran nombre de formes funcionalitzades diferents. Per tant, "les molècules-objectiu s’han de purificar minuciosament, i el fet que això no es faci amb precisió suposa un impediment per a la seva aplicació generalitzada", explica Max von Delius, director de l'Institut de Química Orgànica I de la Universitat d'Ulm.
L'equip internacional de recerca, dirigit pel professor Xavi Ribas de la Universitat de Girona i el professor Max von Delius, ha desenvolupat un mètode altament selectiu per funcionalitzar el ful·lerè C60 en la forma (trans-3 fullerè bis), l'adducte buscat per a les aplicacions, amb una especificitat de més del 90%. A més, el procés no requereix cap pas de purificació complexa. El nanorreactor, que té tres nivells d'estructura i recorda a una nina "matrioixca", s'ha publicat en la revista Nature Chemistry.
Un experiment clau en aquest treball és la determinació de l'estructura, que es va realitzar a la línia de llum XALOC del Sincrotró ALBA aplicant la tècnica de difracció de raigs X. Aquesta línia, dedicada en principi a la cristal·lografia macromolecular, proporciona detalls estructurals de les molècules biològiques, però també es pot utilitzar per determinar estructures cristal·lines amb dimensions que s'aproximin a les de les macromolècules. Com en el cas de les molècules biològiques, la posició dels àtoms d'aquestes nanogàbies es van localitzar clarament a partir dels mapes de densitat d'electrons. També es va trobar una gran densitat d'electrons a l'interior de les gàbies, cosa que va permetre assignar diverses posicions atòmiques pertanyents a les molècules C60 (nivell d'estructura interior) i [10]CCP (nivell d'estructura mig).
La figura de l'esquerra mostra l'esquema de la matrioixka molecular, amb tres nivells d'estructura: el ful·lerè a l'interior, la CCP al mig i la nanogàbia molecular per fora. En la imatge del mig es mostren els àtoms localitzats en els experiments de la línia XALOC. En la imatge de la dreta es mostra la forma trans-3 fullerè bis, que és la funcionalització desitjada del ful·lerè C60. El reactor multicapa es basa en tres estructures moleculars niuades que s'assemblen a una pilota de futbol (molècula de ful·lerè, a l'interior), un hulahoop i una gàbia.
Enllaç a la notícia original: https://www.quimica.es/noticias/1170676/la-mueca-rusa-molecular-ayuda-a-resolver-un-problema-qumico.html
Enllaç a la UdG: https://www.udg.edu/ca/udg/detall-noticies/eventid/15872
