Carbon dots illuminati nel laboratorio cafoscarino

Molecole fluorescenti attivano reazioni chimiche "green"

Scienziati del gruppo di ricerca Green organic synthesis team (GOST) guidato dal Alvise Perosa e Maurizio Selva (nella foto sotto) 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 gruppo di ricerca 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.

Enrico Costa